现代飞机性能工程研讨

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1、飞机性能工程飞机性能工程赵向领赵向领飞机性能工程飞机性能工程 是指机械、器材、物是指机械、器材、物品所具有的品所具有的性质和功能性质和功能。进一步，性能还于进一步，性能还于经济相关经济相关工程：一般指任务量大的工作，需要多人按工程：一般指任务量大的工作，需要多人按一定的程序来完成。一定的程序来完成。绪论绪论 1、航班飞行的各个阶段、航班飞行的各个阶段绪论绪论 2、特点、特点分为两大部分：分为两大部分：低速性能（安全）：安全）：起飞、着陆；高速性能（经济）：经济）：爬升、巡航、下降；特点：特点：理论性、工程实践性、计算量大绪论绪论 3、课程性质与地位、课程性质与地位地位：地位：专业主干课程、校级

2、精品建设课程；先修课程：先修课程：空气动力学 飞行性能力学基础（理论力学/工程力学）后继课程：后继课程：飞行计划 适航管理 飞行性能软件 绪论绪论 3、参考资料、参考资料FAR25、121；JAR25、121；CCAR25、121；性能手册（性能手册（BOEING）：）：飞机飞行手册（AFM）飞机使用手册（OM）性能工程师手册（PEM）性能手册（性能手册（AIRBUS）：）：飞行机组使用手册（FCOM）快速检查手册（快速检查手册（QRH）绪论绪论 3、参考资料、参考资料软件（软件（BOEING）：）：MARK7、STAS INFLT BPS BCOP（Boeing Climbout Progr

3、am）软件（软件（AIRBUS）：）：PEP、TIPWB、TIP绪论绪论 4、应用、应用空管：空管：航迹分析预测、飞机调速、改变飞行高度等；签派：签派：申请速度、高度；计算加油量、机场分析；性能监控、飞机选型、航线分析、计算机飞性计划、单法应急离场程序、高原机场运行、短跑道运行、极地航线、事故分析等；绪论绪论 5、学习方法、学习方法掌握基本运动规律，能进行定性分析；掌握基本运动规律，能进行定性分析；简单的公式推导；简单的公式推导；查图、查表计算；查图、查表计算；内容多；内容多；题量较大，需要平时多做题；题量较大，需要平时多做题；6、要求：、要求：记笔记、带草稿纸。第第1 1章章 预备知识预备知

4、识 飞机的飞机的气动特性气动特性、发动机特性发动机特性、飞机重量飞机重量等是决定等是决定飞机性能的重要因素。飞机性能的重要因素。1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2 2 飞机的重量飞机的重量 3 3 发动机特性发动机特性 4 4 标准大气标准大气1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数1 1 升力特性升力特性2 2 阻力特性阻力特性1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 1、升力特性、升力特性 研究升力系数随迎角、构型、马赫数等影响因研究升力系数随迎角、构型、马赫数等影响因素的变化关系。素的变化关系。wLSCvL2211 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性

5、与参数 1、升力特性、升力特性 1.1 1.1 升力系数曲线升力系数曲线 迎角与升力系数迎角与升力系数的关系：的关系：直线段；曲线段；失速；失速前兆；1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 1、升力特性、升力特性光结机身-起落架和襟翼均收起来。（爬升、巡航、机动飞行和下降阶段）起飞构型-起落架收上位置与不同起飞襟翼位置的组合。（起飞离地起落架收起后，襟翼收起前）着陆构型-起落架放下与不同进近着陆襟翼位置组合。（进近着陆）飞机构型对升力系数的影响飞机构型对升力系数的影响：常见飞机构型常见飞机构型：飞机构型对升力系数的影响飞机构型对升力系数的影响马赫数对升力系数的影响：马赫数对升力系数的

6、影响：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 1、升力特性、升力特性襟翼的影响襟翼的影响：缝翼的影响：缝翼的影响：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 1、升力特性、升力特性外力与重力的比值外力与重力的比值：zyxNnWZZnWLYnWDFX:n ny y-法向过载法向过载过载（载荷因子）：过载（载荷因子）：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 1、升力特性、升力特性当攻角大于临界攻角时，飞机会进入失速状态。当攻角大于临界攻角时，飞机会进入失速状态。升力减小、阻力增大；一边减速一边掉高度。升力减小、阻力增大；一边减速一边掉高度。失速速度有两种表达形式失速速度有

7、两种表达形式：V VSFARSFAR和和V Vs1gs1g 定义：定义：可操纵的、定常飞行的最小速度，用CAS表示；现象：现象：P2 1.2 FAR1.2 FAR失速速度失速速度1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 1、升力特性、升力特性1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 1、升力特性、升力特性 1.6 1g 失速速度失速速度 失速时保持过载为失速时保持过载为1.0，即不掉高度。，即不掉高度。现象：现象：P5VsVs1g1gVsVsFARFAR1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.1 分类分类根据是否与升力相根据是否与升力相关可

8、分为关可分为：零升阻力（废阻力）零升阻力（废阻力）诱导阻力诱导阻力2000LDDDDiACCCCCDDDi1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线定义：定义：把升力系数和阻力系数随迎角的变化关系综合用一条曲线表达出来。分类：分类：低速：CD=f(CL)仅1条 高速：CD=f(CL,M)多条1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线升阻比：升阻比：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线RERE修正：修正：阻力系数阻力系数=从极曲线中查得

9、的阻力系数从极曲线中查得的阻力系数 +雷诺数修正的附加阻力系数雷诺数修正的附加阻力系数ReDDDCCCREF由公式（由公式（1-101-10）计算出）计算出或由图或由图1-71-7、1-81-8查出查出重心的影响：重心的影响：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线 M M和和C CL L一定时，重一定时，重心越靠前，心越靠前，C CD D越大。越大。一发停车附加阻力：一发停车附加阻力：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线偏航阻力偏航阻力：由于一发停车的不对称力矩，使飞机偏航和滚转，

10、为了阻止偏航和滚转，偏转副翼和方向舵增加的阻力。风车阻力：风车阻力：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线襟翼、起落架、减速板的影响襟翼、起落架、减速板的影响放下时增大迎风面积，增大阻力。放下时增大迎风面积，增大阻力。地面效应：地面效应：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。下洗角减小，使平尾迎角减小，出现

11、附加下俯力矩（低头力矩）。下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。飞机脱离地面飞机脱离地面效应区效应区飞机处于地面飞机处于地面效应区效应区1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.2 极曲线极曲线地面效应：地面效应：1 1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数 2、阻力特性、阻力特性 2.3 曲线与表格的使用曲线与表格的使用 线性插值（线性插值（）第第1 1章章 预备知识预备知识 飞机的飞机的气动特性气动特性、发动机特性发动机特性、飞机重量飞机重量等是决定等是决定飞机性能的重要因素。飞机性能的重要因素。1.1 1.1 飞机的气动特性与参

12、数飞机的气动特性与参数1.2 1.2 飞机的重量飞机的重量1.3 1.3 发动机特性发动机特性1.4 1.4 标准大气标准大气2 2 飞机的重量飞机的重量第第1 1章章 预备知识预备知识 飞机的飞机的气动特性气动特性、发动机特性发动机特性、飞机重量飞机重量等是决定等是决定飞机性能的重要因素。飞机性能的重要因素。1.1 1.1 飞机的气动特性与参数飞机的气动特性与参数1.2 1.2 飞机的重量飞机的重量1.3 1.3 发动机特性发动机特性1.4 1.4 标准大气标准大气3 3 发动机特性发动机特性1 1、飞机动力装置、飞机动力装置2 2、发动机节流工作状态、发动机节流工作状态3 3、相似工作状态

13、（量纲分析法）、相似工作状态（量纲分析法）4 4、推力特性、推力特性5 5、耗油特性、耗油特性3 3 发动机特性发动机特性 1、飞机动力装置、飞机动力装置 发动机是飞机重要部件，消耗燃油以提供动力来克服阻力。两个参数：推力大小、耗油特性；3 3 发动机特性发动机特性 1、飞机动力装置、飞机动力装置航空发动机分类：航空发动机分类：涡轮喷气发动机：涡轮喷气发动机：涡轮螺旋桨发动机：涡轮螺旋桨发动机：涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机：活塞式发动机活塞式发动机燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机冲压发动机冲压发动机3 3 发动机特性发动机特性 1、飞机动力装置、飞机动力装置 1.1 工作原理 发动机由进气道、压气

14、机、燃烧室、涡轮、尾喷口等部件组成。3 3 发动机特性发动机特性 1、飞机动力装置、飞机动力装置 1.3 应用应用涡轮喷气发动机：涡轮螺旋桨发动机：Y7涡轮风扇发动机：B737、B747、B757、B767。活塞式发动机：3 3 发动机特性发动机特性 2、发动机节流工作状态、发动机节流工作状态 在不同飞行阶段目的不同，对发动机的要求也不同：最大推力状态最大推力状态-起飞（复飞）状态（起飞（复飞）状态（TO/GA）：）：超负荷、加力工作状态，使用时间有限制（保护涡轮）。最大连续推力状态（最大连续推力状态（MCT）：）：满负荷工作，使用时间不受限制；一发失效时使用。最大爬升推力状态（最大爬升推力状

15、态（CL）：）：正常爬升使用；最大巡航推力状态（最大巡航推力状态（MCR）：）：巡航时用，不受时限，经济性：巡航时用到的推力不能超过最大巡航推力。慢车推力状态：慢车推力状态：最小慢车；进近慢车；3 3 发动机特性发动机特性 2、发动机节流工作状态、发动机节流工作状态3 3 发动机特性发动机特性 3、相似工作状态（量纲分析法）、相似工作状态（量纲分析法）将常用变量用基本量纲来表示，在等号两边量纲应等号两边量纲应当一致当一致。作用：使用换算参数，可以大大简化影响因素，减作用：使用换算参数，可以大大简化影响因素，减少曲线的数量。少曲线的数量。例子：例子：换算推力 换算重量 换算燃油流量NF0.5FW

16、W3 3 发动机特性发动机特性 4、推力特性、推力特性 4.1 表示参数 EGT：用于故障诊断；N1（低速转子的转速）：用于颠簸飞行；EPR：低压涡轮后的总压与低压压气机进口处的总压之比。与推力大小近似成正比。72tTPEPRP F FN N:发动机在飞行中实际能够提供用于推动飞机前进的推力。（发动机可用推力）3 3 发动机特性发动机特性 4、推力特性、推力特性 影响因素马赫数：马赫数：马赫数增大，导致发动机入口总压增大，推力减小；马赫数增大，导致进入发动机的空气增多，推力增大；结果：结果：先减小，后增大；冲压冲压3 3 发动机特性发动机特性 4、推力特性、推力特性 影响因素影响因素 高度：高

17、度：高度越高，入口压强越小，EPR越大；换算推力也越大；实际推力大小随高度升高而降低；3 3 发动机特性发动机特性 4、推力特性、推力特性 影响因素影响因素温度：温度：相同气压高度，温度越高，密度越小，推力越小。平台温度：平台温度：在温度较低时，发动机增压比较大，为防止发动机结构损坏，需打开节流阀控制推力。T TT TREFREFF FN N3 3 发动机特性发动机特性 4、推力特性、推力特性 2 影响因素影响因素引气：引气：使用空调引气 使用防冰引气3 3 发动机特性发动机特性 4、推力特性、推力特性 3 对性能影响对性能影响所需推力：所需推力：可用推力：可用推力：3 3 发动机特性发动机特

18、性 5、耗油特性、耗油特性 1 表示参数表示参数 燃油流量（燃油流量（WF、FF）：）：单位时间耗油量；LB/HR；越小越好；等待；燃油里程（燃油里程（SR）：消耗）：消耗单位油量所飞过的距离；NM/LB；越大越好；巡航；关系：关系：WFSRVSRWF3 3 发动机特性发动机特性 5、耗油特性、耗油特性 1 表示参数表示参数燃油消耗率（燃油消耗率（SFC、TSFC）：）：单位时间产生单位推力所消耗的油量；关系：关系：NWFTSFCF3 3 发动机特性发动机特性 5、耗油特性、耗油特性 2 影响因素影响因素马赫数马赫数 在亚、跨音速阶段，燃油消耗率基本与马赫数无关，在超音速阶段，虽马赫数增大而迅速增大。随马赫数增大，燃油流量先减小后增大。随马赫数增大，燃油里程先增大后减小。3 3 发动机特性发动机特性 5、耗油特性、耗油特性 2 影响因素影响因素3 3 发动机特性发动机特性 5、耗油特性、耗油特性 2 影响因素影响因素2 温度温度 换算燃油流量与温度无关，燃油流量随温度升高而降低。WF