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1、Page 1,第六章 巡航性能,Page 2,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,Page 3,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,Page 4,第六章 巡航性能,6.1 基本公式和
2、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,Page 5,6.1 巡航参数的计算、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。,Page 6,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
3、计算6.1.2 航程的计算(1),Page 7,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。,6.1 巡航参数的计算6.1.2 航程的计算(2),Page 8,燃油里程的计算:,6.1 巡航参数的计算6.1.2 航程的计算,Page 9,1、巡航参数的计算 4、影响因素,Page 10,6.1 巡航参数的计算6.1.2 航程的计算(3),Page 11,6.1 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
4、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。,Page 12,若假设阻力系数与升力系数之间满足平方关系,则:,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,Page 13,第六章
5、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,Page 14,6.2 巡航类型6.2.1 M和W/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/不变,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。,Page 15,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,Page 16,6.2 巡航类型6.2.2 高度不变的
6、最大航程巡航方式MRC,燃油里程曲线:,Page 17,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,Page 18,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,Page 19,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,Page 20,6.2 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。,Page 21,由于MRC速度接近反常操纵区,不便于操纵,故在使用中可
7、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)max99%)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,Page 22,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,Page 23,6.2 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;,Page 24,Pa
8、ge 25,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。,Page 26,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,Page 27,6.2 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,
9、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,Page 28,6.2 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,Page 29,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。,Page 30,Page 31,Page 32,CI=0:即Ct=0,不计时间成本,最省油时成本最小,即MRC速度;
10、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?,Page 33,6.2 巡航类型6.2.5 经济巡航(最低成本巡航),成本指数的影响:,Page 34,Page 35,Page 36,Page 37,2、巡航方式 5、经济巡
11、航的方式 5、算例,Page 38,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:,Page 39,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,Page 40,