第六章-飞机性能工程-巡航性能---A

巡航性能飞机性能工程Page1第六章巡航性能巡航性能飞机性能工程Page2主要研究飞机从爬升顶点到下降开始点之间的平飞巡航性能。研究的问题：最大航程问题：消耗一定的燃油，如何飞行最远？或飞行一定距离如何最省油？最大航时问题：一定燃油，如何飞行时间最长？最小巡航成本问题：飞行一定距离如何使成本最小？一发故障后的巡航性能；飘降问题；第六章巡航性能巡航性能飞机性能工程Page3巡航：持续进行的，接近定常飞行的一种飞行状态。推力：可用最大推力：重点：油量、距离、时间。目标：选择好巡航高度和巡航速度以获得更好的经济性。还要考虑一发停车时的飘降和巡航高度、及航迹的越障问题。第六章巡航性能巡航性能飞机性能工程Page4第六章巡航性能6.1基本公式和主要参数计算6.2巡航类型6.3巡航高度6.4巡航性能计算6.5一发停车巡航和飘降巡航性能飞机性能工程Page56.1巡航参数的计算6.1.1、基本概念航程：飞机在平静大气中沿给定方向耗尽可用燃油所能飞过的水平距离（空中距离，不计风的影响）。航时：飞机在平静大气中沿给定方向耗尽可用燃油所能飞的时间。燃油流量WF：飞机单位时间的耗油量。燃油里程nam/lb（SR）：飞机消耗单位油量所能飞的距离。燃油消耗率TSFC：飞机在单位时间内产生单位推力所消耗的油量。巡航性能飞机性能工程Page6;;()()ln;WWnamdRlbdWnamnamdWdRdWWlblbWWnamdWnamRWWlbWlbWn巡始巡始巡n巡计算航程需要知道燃油里程和W始、W终，差为消耗的燃油燃油消耗越多，航程越长，在一定燃油消耗量时，航程因子越大航程越长。6.1巡航参数的计算6.1.2航程的计算(1)巡航性能飞机性能工程Page7要获得远的航程：载油量要多—W始/W终要大飞机的空气特性要好----M（CL/CD）要大发动机性能要求----燃油消耗率要小因此，在气动效率最大时，航程最大；对应的速度为最大航程速度。00();();LDLDMaCnamVV终始WWCCMTSFCaRDLln06.1巡航参数的计算6.1.2航程的计算(2)巡航性能飞机性能工程Page8燃油里程的计算:00;LDNCaMCManamlbTSTCFTSTCW6.1巡航参数的计算6.1.2航程的计算巡航性能飞机性能工程Page91、巡航参数的计算4、影响因素巡航性能飞机性能工程Page106.1巡航参数的计算6.1.2航程的计算(3)1121121WSCCTSFClbnamWCCTSFCCSWWLDTSFCVlbnamwDLDLLw巡航性能飞机性能工程Page111112LDWCnamlbCWTSFCS6.1巡航参数的计算6.1.3影响因素对于设计好投入使用的飞机，为获得更长的航程的使用条件：飞机重量:飞机重量越大，燃油里程越小，消耗相同油量时航程越小；机翼气动特性：气动特性越好（越大），相同情况下航程越大；对应的迎角稍小于最大升阻比的迎角；对应速度是1.316倍有利速度。发动机特性：燃油消耗率越小，燃油里程越大，航程越大；飞行高度：飞行高度越大，大气密度越低，燃油里程越大。但高度太高时，发动机推力可能受到限制。最有利巡航高度是低于升限的较高高度。DLCC/max)/(DLCC巡航性能飞机性能工程Page12若假设阻力系数与升力系数之间满足平方关系，则：00022;0;;3LLLDWLDDWLDDLLCCCWWMCKPSCCCKPSCdMCCCdCA02;LDDCCAC最大航程对应的升力系数比最大升阻比时对应的升力系数小。迎角要小于最大升阻比迎角。最大航程速度是有利速度的1.316倍。6.1巡航参数的计算6.1.3影响因素巡航性能飞机性能工程Page13第六章巡航性能6.1基本公式和主要参数计算6.2巡航类型6.3巡航高度6.4巡航性能计算6.5一发停车巡航和飘降巡航性能飞机性能工程Page146.2巡航类型6.2.1M和W/δ固定不变的巡航方式从理论上讲，最大航程对应着马赫数固定(有利速度的1.316倍）、换算重量恒定的飞行方式。但在飞行中由于燃油消耗，飞机重量减轻，为了保持W/δ不变，δ要相应减小，即高度相应增加。飞行过程中高度不断增加是不允许的。巡航性能飞机性能工程Page15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。6.2巡航类型6.2.2高度不变的最大航程巡航方式MRC巡航性能飞机性能工程Page161namVVVSRDlbWFTSFCDTSFC6.2巡航类型6.2.2高度不变的最大航程巡航方式MRC燃油里程曲线：巡航性能飞机性能工程Page17重量越小，MRC速度也越小。6.2巡航类型6.2.2高度不变的最大航程巡航方式MRC巡航性能飞机性能工程Page18飞行高度增加，MRC速度也增大。6.2巡航类型6.2.2高度不变的最大航程巡航方式MRC巡航性能飞机性能工程Page19风速影响到MRC速度大小。6.2巡航类型6.2.2高度不变的最大航程巡航方式MRC巡航性能飞机性能工程Page206.2巡航类型6.2.2高度不变的最大航程巡航方式MRC因为燃油里程最大，所以航程最长；但它的速度接近第二操纵区，速度稳定性差，不便于操纵。巡航性能飞机性能工程Page21由于MRC速度接近反常操纵区，不便于操纵，故在使用中可以采取比MRC速度稍大一些的速度进行巡航。规定损失1%最大燃油里程（即(nam/lb)max×99%）对应的速度为远程巡航速度。6.2巡航类型6.2.3远程巡航方式LRC巡航性能飞机性能工程Page22虽然损失了1%的燃油里程，但由于燃油里程曲线在该曲线段随速度变化比较平缓，使速度增大较多，稳定性较好，所以远程巡航速度是又省油，飞行品质又好的巡航速度。LRC巡航航是民航常用的巡航方式。6.2巡航类型6.2.3远程巡航方式LRC巡航性能飞机性能工程Page236.2巡航类型6.2.3远程巡航方式LRC随着飞行高度增加，MRC、LRC速度增加；随着飞机重量减轻，MRC、LRC速度也减小；巡航性能飞机性能工程Page24巡航性能飞机性能工程Page25为便于操纵，早期飞行时多采用固定高度、固定马赫数的巡航方式。6.2巡航类型6.2.4等马赫数巡航这种巡航方式虽然降低了燃油里程，但增大了巡航M数，使飞行时间缩短；最低成本巡航是接近于固定M的巡航。巡航性能飞机性能工程Page26高温受到温度限制时可以采用额定推力的方式进行巡航。保持飞行高度不变，W↘，L↘，FN不变，M↗；燃油消耗多。6.2巡航类型6.2.5发动机推力额定的巡航的方式巡航性能飞机性能工程Page276.2巡航类型6.2.5经济巡航（最低成本巡航）为使直接运营成本最低：总成本=燃油成本×油量+小时成本×时间+固定成本与飞行有关的航班总成本有燃油成本和时间成本组成：C=CT+CF与时间相关的成本包括:飞行机组；客舱机组；机体材料/工时；发动机材料/工时；租赁费用巡航性能飞机性能工程Page286.2巡航类型6.2.5经济巡航（最低成本巡航）成本指数：小时成本与燃油成本的比值。CI=Ct/Cf巡航性能飞机性能工程Page290;100100;(100);(100)(100);ffTFfffWCtCtCICfCCtCICCCCCtTCFCCITWFTRCIWFRCIWFCCVVMa时间价格：$/HR；燃油价格：C/LB；单位不统一时;统一单位;6.2巡航类型6.2.5经济巡航（最低成本巡航）对应成本最低的速度即为经济巡航M数，或成本最低M数。使成本最低，使C对M求导；可求出经济巡航M数和最低成本巡航时的成本指数的关系。巡航性能飞机性能工程Page30巡航性能飞机性能工程Page31ACTECONCRZ2/3GR/CRZCG./23.0%FUEL34.0ZFW.RESERVES.COSTINDEXINDEXCRZALTFL190/CRZWIND---°/---ISADEV---°F/---°CT/COAT---°F/---°CTransALT1800TAKEOFF巡航性能飞机性能工程Page32CI=0：即Ct=0，不计时间成本，最省油时成本最小，即MRC速度；CI=999：即Cf影响小，时间影响大，应飞行时间最短，MMO；CI越大：飞行时间更重要，相同条件下速度越大；CI越小：燃油成本更重要，相同条件下速度越小；CI应当由商务部门确定。当输入的CI有偏差时会使飞行成本增加，但不太明显。如果无法确定CI，最好输入偏小的CI，而不要输入过大的CI。6.2巡航类型6.2.5经济巡航（最低成本巡航）经济巡航M取决于成本指数CI：问题：MRC对应的M数与经济巡航M哪个大？巡航性能飞机性能工程Page33成本指数对旅程燃油的典型影响7375003.6%74720001.2%75710003.6%76710005.7%“输入”成本指数“基线”成本指数旅程燃油损失6.2巡航类型6.2.5经济巡航（最低成本巡航）成本指数的影响：巡航性能飞机性能工程Page34巡航性能飞机性能工程Page35巡航性能飞机性能工程Page36巡航性能飞机性能工程Page372、巡航方式5、经济巡航的方式5、算例巡航性能飞机性能工程Page38顺风使经济巡航速度减小，逆风使经济巡航速度增大；6.2巡航类型6.2.5经济巡航（最低成本巡航）风速影响：巡航性能飞机性能工程Page39在目的地机场或备降场上空，由于空中交通管制或气象等原因，需要作跑马场型的等待飞行，等候进近着陆指令。等待速度的确定原则是消耗单位燃油以得到最长飞行时间，所以应选最小燃油流量时的速度，但因该速度的操纵性安定性不好，而用稍大一些的最大升阻比速度作为等待速度，此外还要考虑空中交通管制的要求。虽然不同的等待高度也会影响燃油流量，但等待高度是由空中交通管制员根据管制要求指定的，很少有选择余地。6.2巡航类型6.2.6等待飞行巡航性能飞机性能工程Page40