第二章-飞机性能工程-分析性能的方法

飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法第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、能量高度法飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法把飞机定常飞行所需推力（阻力）与发动机可用推力（净推力）进行比较，确定飞机的性能。关键：找出推力--速度关系曲线阻力--速度关系曲线。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法1、定常平飞需用推力曲线Fourforcesactonaircraft飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法1、定常平飞需用推力曲线cos0sin0sin0cos0NdXVdtdhVdtFDWLW飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法1、定常平飞需用推力曲线LevelFlight:00NFDLW飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法1、定常平飞需用推力曲线定长平飞所需推力：22(1/2)(1/2)REDWLWDWLFCVSCVSREWFKLDKCC飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法1、定常平飞需用推力曲线作图方法：•给定W、HP、ISA+ΔT、重心位置，可以按步长给出若干个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+ΔCDRe+ΔCDCG)；•求出κ=CL/CD•求出FRE=W/κ•做FRE—M图飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法1、定常平飞需用推力曲线飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法1、定常平飞需用推力曲线ME—有利马赫数VE—有利速度绿点速度FRE=W/κ，κmax,对应FREMINME把曲线分成两部分。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法2、定常平飞需用推力的影响因素重量：W增大，FRE增大；W增大，所需升力增大，CL不变，V增大。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法2、定常平飞需用推力的影响因素高度对于FRE-VE曲线，保持同样的1/2ρoVE2，迎角不变，阻力不变，不同高度都是一条曲线。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法2、定常平飞需用推力的影响因素brokenline:compressibilityrealline:nocompressibility高度对于FRE-VT曲线高度增加，相同动压，真空速增大，空气的压缩性使阻力系数增大，所需推力增大。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法2、定常平飞需用推力的影响因素构型：Brokenlinesrepresentgeardown放下起落架、襟翼、扰流板等增大阻力。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§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提供用于推动飞机前进的推力。VFav高度升高飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法3、定常飞行状态的确定推力曲线：剩余推力：飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法3、定常飞行状态的确定cos0sin0sin0cos0NdXVdtdhVdtFDWLWsinAVFDFWWResidualThrustsinθ—爬升梯度飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法可用推力大于所需推力，即ΔF0，则航迹角θ0，飞机将定常爬升。此时，发动机往往采用最大爬升推力或最大连续推力；可用推力等于所需推力，即ΔF＝0，则航迹角θ＝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行调节；可用推力小于所需推力，即ΔF0，则航迹角θ0，飞机将定常下降。此时，发动机往往采用慢车推力。§1推力法3、定常飞行状态的确定定常直线运动状态下：飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法4、特征点最小速度：低空高空高度影响重量影响飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法4、特征点最大速度（推力）：高度影响重量影响飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法4、特征点最小阻力速度：重量的影响高度（Ve、VT）的影响两个速度区飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法5、久航速度WFTSFCD燃油消耗率为常数时，阻力最小，则燃油流量最小。给定燃油量情况下，飞机可以平飞的航时最长。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法6、最大航程速度（远航速度）1namVVVSRDlbWFTSFCDTSFC当V/D最大时，燃油里程最大，给定燃油量情况下，可以平飞航程最长。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法6、最大航程速度(**不要求**)22222002DLLLLLLLLLLGDWCABCDWWCCdDBCCABCWdCCBCAACBWVASB飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法6、最大航程速度(**不要求**)20.5222121220WLLLDDLLLLLLLLnamVVVSRDlbWFTSFCDTSFCWSCCCVCDCABCWCVdCABCBCCDdCABC求最大航程的速度和迎角：飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法6、最大航程速度(**不要求**)2141.50.50;322231.3163LLMRC飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§1推力法7、确定爬升梯度最大的爬升状态最小阻力速度绿点速度有利速度等待速度sinAVFDFWWΔF越大,爬升梯度越大,相同速度，爬升率越大，飞机轨迹最陡，有利于越障。----陡升速度飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法第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、能量高度法飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§2功率法1、功率曲线AvailablePower&RequiredPowerAANRERENFVFVWVNFVKResidualPowerARENNN适用于发动机特性用功率表示的飞机（螺旋桨飞行）飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§2功率法1、功率曲线AvailablePowerRequiredPower功率曲线在推力曲线的基础上，多乘了一次速度。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§2功率法1、功率曲线AvailablePowerRequiredPower飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§2功率法2、剩余功率与爬升能力sinNNFDFVDVNWWVWVsinNFVDVNVWW爬升率dh/dt（垂直速度、R/C）飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§2功率法2、剩余功率与爬升能力可用功率大于所需功率，即ΔN0，则航迹角θ0，飞机将定常爬升；可用功率等于所需功率，即ΔN＝0，则航迹角θ＝0，飞机将作等速平飞；可用功率小于所需功率，即ΔN0，则航迹角θ0，飞机将定常下降。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§2功率法3、快升速度sin1sinNFVDVNVWWNVWr/c=Vsinθ=ΔN/W当W一定时,(ΔN)max时，(r/c)max---快升速度(ΔN)max飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§2功率法3、快升速度FCMDVV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第2章分析飞机性能的主要方法第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、能量高度法飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§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。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§3能量法221E=V22EEmghmmgHVHhgItrepresentstheairplane’spotentialflightaltitudeability.1、能量高度飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§3能量法1、能量高度Constantenergyheightcurve飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§3能量法1、能量高度Inflight,ifthethrustisnotequaltothedrag,thentheairplane’senergyheightwillbechanged.()NEFDL()NEFDEHLmgW飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§3能量法2、能量爬升率能量变化率()NEFDVdHdtW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/*dHrcdt飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§3能量法3、变速爬升率2211EEEFDSmgHHSFDFDVmgttVdhgdhVdVFDVmgmgdtdtgdtFDVdhVdVWdtgdhFDVdhRCdtVdVWgdh飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§3能量法3、变速爬升率2211EEEFDSmgHHSFDFDVmgttVdhgdhVdVFDVmgmgdtdtgdtFDVdhVdVWdtgdhFDVdhRCdtVdVWgdhdHdVgVWDFCGN1加速因子飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§3能量法3、变速爬升率如果爬升过程中没有动能变化，其加速因子为零，则，此即等速爬升的情况；若加速因子为正，则，即有一部分剩余功率转换成了飞机的动能，而用于增加位能的功率则减少了，爬升率小于定常爬升时的爬升率，飞机将加速爬升；若加速因子为负，则，则有一部分动能转变成势能，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。1FDVdhRCdtVdVWgdh飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§4解析法1、解析法的基本概念飞行力学领域内，在研究飞行轨迹的特性时，常采用数学的方法，去描述它的状态变化，并通过数学的演绎推理、概括分析而求出合乎实际的规律性。换言之，它要根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。并不是所有的数学分析都可以叫做解析法。所谓解析法，是特指根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。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§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。对于定常飞行情况，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，因而可以解析研究处理。此外，如果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，故也可解析研究处理。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，这给解析分析研究带来困难。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。飞机性能工程第2章分析飞机性能的主要方法§4解析法3、应用