飞机机动飞行性能课件

飞机通过跃升所能达到的最大高度称为动升限，用 H max,d表示。
能量高度：
H

V2 max
2g
高度H上最大总能量。
根据飞行包线，可求得能量高度随高度的变化情况，从而得到 能量高度最大所对应的高度。
H max,d
H0

V02 2g
max

V2 dou
2g
H0 飞机最大能量高度
减速板
平飞加、减速
跃升和俯冲 跃升和俯冲：同时改变速度、高度的机动飞行。
直线段
H1,V1
进入段
H2,V2 改出段
跃升和俯冲
铅垂面内跃升动力学方程：
G dV P X G sin
g dt
G V d Y G cos
g dt
一般只能数值方法求解。
能量法近似估计跃升高度：
E1

提高飞机速度机动性：
•加力装置和火箭加速器。 •减速板和反推力装置。
常见飞机推重比：
平飞加、减速
Mig-15 Mig-21/J-7 Mig-29 Su-27 F-86 F-4 F-15 F-16A F-22
0.53 0.77 1.1 1.4/空战 1.14/起飞 0.375 0.81 1.19 1.03 1.41/空战 1.17/起飞
机动飞行的过载
过载的表达式：
nx

P
X G
Y ny G
Z nz G
一般说的过载时立轴过载，又称载荷因数。
a R + P mg m ng g
N m1g
m1
Ng G1
g
N nG1
机动飞行的过载
飞行员的感觉：
➢ 定直平飞时，飞行员与座椅之间的压力为G1 ； ➢ 拉升时，飞行员所受重力为nyG1 ； ➢ 座椅给飞行员提供的支承力nyG1 ； ➢ 飞行员感觉被压在座椅上； ➢ 当ny>1，血液涌向下肢，会造成大脑缺血； ➢ ny<1，血液向头部集中，飞行员更难以忍受； ➢ 短时间飞行过程中，飞行员能承受的8左右的过载； ➢ 过载过大，可能会使结构遭到破坏。
第四章 飞机的机动飞行性能
上海交通大学 航空航天学院
内容
4-0 引言 4-1 飞机在垂直平面内的机动飞行 4-2 飞机在水平平面内的机动飞行 4-3 小结
4-0 引言
引言
机动飞行性能
概念：飞机改变飞行状态(速度、高度及飞行方向) 的能力。
分类：
➢速度机动性 ➢高度机动性 ➢方向机动性
从运动轨迹分类：
V2 Vdou Vdou
2G
Cyd 2S
Vd 为高度H2上的抖动
速度。
最大跃升高度为：
Hmax

1 2g
V2 1max

V2 dou
Vdou本身与H有关，需迭代
1 2g
V2 1max

V2 dou
跃升和俯冲
动升限：
Hmax 理论静升限，最大上升率为零时，在等速直线飞行时得到的。
➢垂直平面内机动飞行 ➢水平平面内机动飞行 ➢空间机动飞行
4-1飞机在垂直平面内的机动飞行
平飞加、减速
垂直平面内的机动飞行包括：
➢ 速度机动（平飞加、减速）
➢ 同时改变速度、高度的机动（俯冲、跃 升和筋斗）
平飞加、减速性能：表示飞机改变速度大小的能力。 对于亚音速飞机：
➢加速性能指标（时间）：0.7Vmax加速到0.97Vmax ➢减速性能指标（时间）：Vmax减速到0.7Vmax
H1G

G 2g
V12
假设条件：P X
升力与运动轨迹垂直
E2

H2G

G 2g
V22
由 E1 E2 ，得跃升高度为：
H

H2

H1

1 2g
V12 V22
跃升和俯冲
进入和该出跃升的速度限制：
V1 进入速度。 V1 V1max V1max 高度H1上的最大平飞速度。
V2 该出速度。
对于超音速飞机：
➢加速性能指标（时间）：亚音速常用马赫数加速 到最大使用马赫数； ➢减速性能指标（时间）：最大使用马赫数减小到 亚音速常用马赫数。
筋斗
平飞加、减速
平飞加减速方程：
dV Pg G dt
Y G G dV P X P g dt
P 0 加速飞行
P 0 减速飞行
Vdou 动升限上抖动速度。
V0 飞机最大能量高度H0所
对应的最大平飞速度。
动升限：
Hmax.d H
Hmax
跃升和俯冲
动升限Hmax.d： 飞机通过跃升
所能达到的最大 高度
Hmax.d~Hmax之间 的高度飞行范围，
可持续一段减速
M
平飞
跃升和俯冲
俯冲：
➢较好的直线俯冲加速性。
Y
➢改出俯冲不能有太大的高度损失。
机动飞行的过载
过载：作用在飞机上除重力之外的合外力与飞机所受重力之比。
n R+ P G
航迹坐标系：
➢纵轴Oxh与航迹方向一致 ➢立轴Oyh在飞机对称平面内，垂直于Oxh，指向上
➢横轴Ozh通过质心，垂直于飞机对称面，指向右。
n f ny2 nz2
n nxi ny j nzk
法向过载。
平飞加、减速
➢平飞加减速：指标计算的图解积分法
P
Ppx
P Pky
G gP
t
V0 V1 V
V0 V1 V
J-7: H=5km t=40.3s , L=13.5km
平飞加、减速
➢平飞加减速性能分析：
dV g P X g( P 1 )
dt
G
GK
P 推重比 G
飞机加减速能力由推重比与升阻比决定。
飞机能承受的过载：
机动飞行的过载
➢ 限制载荷因数：
飞机服役期中正常使用下的最大允许过载，飞机结构 必须能承受限制载荷因数而无有害的永久变形。
➢ 极限载荷因数：
飞机结构必须能够承受至少3s而不被破坏的过载，为 前者的1.5倍。
直线俯冲段动力学方程：
俯冲极限速度 定义及约束。
G dV P X G sin
g dt
G V d Y G cos
g dt
Gsin 起加速作用。
高度损失：
H 1 2g
V 2 V12
-Gsin
Q 水平线
<0 P
V/x
Gcos G
J-7:
V1=338m/s , 1=-90 ny=6: H=2565m ny=8: H=1784m
平飞加、减速
平飞加减速时间计算：
dt G dV g(P X )
t V2 G dV V2 G dV
V1 g(P X )
V1 gP
平飞加减速水平距离计算：
数值积分法
dL Vdt V G dV g(P X )
L V2 VG dV
V1 g(P X )
图解积分法