飞 机 性 能 工 程,第2章 分析飞机性能的主要方法,飞 机 性 能 工 程,airplane performance engineering,分析性能的方法,中国民航大学空中交通管理学院航务系,第2章 分析飞机性能的,主要方法,2.1、推力法重点,2.2、功率法,2.3、能量高度法,2.4、解析法,1 推力法,推力法的要点是按定常飞行条件，计算并绘制成飞机的所需推力曲线和发动机供给的可用推力曲线图，分析并确定飞机定常飞行性能的一些特定参数的近似值。,关键：找出推力-速度关系、阻力-速度关系曲线。,1 推力法,1、定常直线飞行所需推力曲线,Four forces act on aircraft,1 推力法,1、定常直线飞行所需推力曲线,1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,Level Flight:,1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,定常平飞所需推力：,1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,作图方法：,给定W、HP、ISA+T、重心位置，可以按步长给出假设干个M，,先求出对应升力系数CL；,然后从极曲线中查出CD修正：CD=CDpolor+CDRe+CDCG)；,求出=CL/CD,求出FRE=W/,做FREM图,1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,M,E,有利马赫数,V,E,有利速度,绿点速度,F,RE,=,W,/,，,max,对应(F,RE,),MIN,1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,重量：,W,增大，,F,RE,增大；,W,增大，所需升力增大，,C,L,不变，,V,增大。,F,RE,=,W,/,1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,高度,对于F,RE,-V,E,曲线，,保持同样的1/2,o,V,E,2,，迎角不变，阻力不变，不同高度都是一条曲线。,1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,broken line:compressibilityreal line:no compressibility,高度,对于FRE-VT曲线,高度增加，一样动压，真空速增大，,空气的压缩性使阻力系数增大，所需推力增大。,1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,构型：,Broken lines represent gear down,放下起落架、襟翼、扰流板等增大阻力。,1 推力法,3、可用推力曲线,发动机的净推力曲线。,在飞行中发动机实际能够供给用于推动飞机前进的推力。,V,Fav,高度升高,1 推力法,4、推力曲线,剩余推力,：,1 推力法,5、特征速度最大速度,最大速度推力：,高度：高度增加，最大速度减小,重量：重量增大，最大速度减小,1 推力法,5、特征速度最小速度,最小速度：,低空:失速限制,高空,:,动力限制,高度影响：高度增大，最小速度增大,重量影响：重量增大，最小速度增大,1 推力法,5、特征速度有利速度,重量的影响,高度Ve、VT的影响,两个速度区,M,E,有利马赫数,V,E,有利速度,绿点速度,1 推力法,5、特征速度久航速度,燃油消耗率为常数时，阻力最小，则燃油流量最小。给定燃油量状况下，飞机可以平飞的航时最长。,1 推力法,5、特征速度远航速度,当V/D最大时，燃油里程最大，给定燃油量状况下，可以平飞航程最长。,1 推力法,5、特征速度陡升速度,绿点速度,有利速度,久航,速度,F,越大,爬升梯度越大,飞机轨迹最陡，有利于越障。,可用推力大于所需推力，即F0，则航迹角0，飞机将定常爬升。此时，发动机往往承受最大爬升推力或最大连续推力；,可用推力等于所需推力，即F0，则航迹角0，飞机将作等速平飞。此时，发动机推力应按飞行速度大小的要求进展调整；,可用推力小于所需推力，即F0，则航迹角0，则航迹角0，飞机将定常爬升；,可用功率等于所需功率，即N0，则航迹角0，飞机将作等速平飞；,可用功率小于所需功率，即N0，则航迹角陡升速度,2 功率法,3,、特征速度,准经济,速度,功率曲线中所需功率最小的速度。,图中的C点，记为VQE。,2 功率法,3,、特征速度久航速度,燃油消耗率为常数时，所需功率越小，则燃油流量越小。,给定燃油量状况下，飞机可以平飞的航时最长。,2 功率法,3,、特征速度,有利速度、远,航速度,燃油消耗率为常数时，所需推力越小，则燃油里程越大。,给定燃油量状况下，飞机可以平飞的航程最长。,2,推力法与功率,法,特征点总结,第2章 分析飞机性能的,主要方法,2.1、推力法重点,2.2、功率法,2.3、能量高度法,2.4、解析法,3 能量法,把一般的性能问题表示成势能和动能的转换问题。,阻力消耗能量，消耗燃油产生能量。,用于解决速度和高度都有变化的问题。,3 能量法,It represents the airplanes,potential flight altitude ability,.,1、能量高度,3 能量法,1、能量高度,Constantenergyheightcurve,3 能量法,1、能量高度,In flight,if the thrust is not equal to the drag,then the airplanes energy height will be changed.,3 能量法,2、能量爬升率,能量变化率,上式和定常爬升率计算公式在形式上是一样的，表示能量高度的变化率，故也可以叫它为能量爬升率，即,3 能量法,3、变速爬升率,3 能量法,3、变速爬升率,加速因子,3 能量法,3、变速爬升率,假设爬升过程中没有动能变化，其加速因子为零，此即等速爬升的状况；,假设加速因子为正，即有一局部剩余功率转换成了飞机的动能，而用于增加势能的功率则削减了，爬升率小于定常爬升时的爬升率，飞机将加速爬升；,假设加速因子为负，即有一局部动能转变成势能，爬升角增大，爬升率大于定常爬升时的爬升率，飞机将减速爬升。,第2章 分析飞机性能的,主要方法,2.1、推力法重点,2.2、功率法,2.3、能量高度法,2.4、解析法,4 解析法 1、解析法的根本概念,飞行力学领域内，在争论飞行轨迹的特性时，常承受数学的方法，去描述它的状态变化，并通过数学的演绎推理、概括分析而求出符合实际的规律性。换言之，它要依据客观实践去建立轨迹诸参数之间的函数关系，并求出它的解。并不是全部的数学分析都可以叫做解析法。,所谓解析法，是特指依据对象的物理意义把变量关系表述成解析函数而求解的方法。,4 解析法,2.解析法的优点和局限,具有周密、严谨，能直接准确求得所需参数的特点。对于定常飞行状况，飞机所受外力空气动力、推力和重力处于平衡状态，这样飞机的运动方程中就不存在微分项，其微分方程变为代数方程，因而可以解析争论处理。此外，假设某些飞行状态量的导数不等于零，但为常数，此时运动方程亦可化为代数方程，故也可解析争论处理。,和图解分析方法相比，解析法不够直观；,飞行性能计算的主要原始数据一般难以表示成飞行状态参数的解析表达形式，这给解析分析争论带来困难。,大多数问题是无法找到解析函数的，或者找到的解析函数方次太高，难以用解析法求解。,4 解析法,3、应用,