绪论,飞机性能工程,FLIGHT PERFORMANCE,1 飞行剖面,低速性能（安全）：起飞、着陆； 机场分析 限重和速度 高速性能（经济）：爬升、巡航、下降； 航线分析 省油，提高业载,2 参考资料,FAR25,121；JAR25,121；CCAR25,121； 性能手册（BOEING）： 飞机飞行手册（AFM） 飞机特征手册（AC） 飞机使用手册（AOM） 飞行计划与性能手册（FPPM） 性能工程师手册 （PEM） 性能手册（AIRBUS）： 飞行机组使用手册（FCOM） 飞行机组训练手册（FCTM） 快速参考手册（QRH）,3 应用,空管：航迹分析预测、飞机调速、改变飞行高度等； 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、计算机飞行计划、单发应急离场程序、高原机场运行、短跑道运行、极地航线、事故分析等4 教学要求,教材要求 《飞机性能工程》 《飞机性能图册》 可以在考前找的到的作业本 考试方式 闭卷笔试 平时成绩15%，卷面成绩85% 缺课4次以上，不具备考试资格,CAUC-ATC-FTO,第一章 预备知识,Chapter1 THE BASIC KNOWLEDGE,飞机的气动特性、发动机特性、飞机重量等是决定飞行性能的重要因素，也是性能计算的原始数据；飞行高度和速度是飞行性能中的基本参数，在学习和研究飞行性能前，了解这些特性的参数的定义、内容以及它们在现代民用喷气运输机性能分析和计算中常用的表达形式是必要的。
导 语,第一章 预备知识,目 录,,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性 2、阻力特性,,研究升力系数随迎角、构型、马赫数等影响因素的变化关系§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,1.1 升力系数曲线 迎角与升力系数的关系： 直线段； 曲线段； 失速前兆； 失速；,,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,αst-cLmax-Vmin,失速迎角对应最大升力系数，最小速度,§1 飞机的气动特性与参数,光洁机身----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：,常见飞机构型：,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,襟翼的影响：,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,1、升力特性,P2 图1-2 升力系数曲线,§1 飞机的气动特性与参数,,缝翼的影响：,§1 飞机的气动特性与参数,马赫数对升力系数的影响：,外力与重力的比值：,nx—切向过载 ny--法向过载 nz—侧向过载,n---过载（载荷因子）：,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,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失速速度有两种表达形式：VSFAR和Vs1g,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,失速速度：,定义：可操纵的、定常飞行的最小速度，用CAS表示； 现象：P2,1.2 FAR失速速度,VS ( or VSFAR): which corresponds to the conventional stall (i.e. when the lift suddenly collapses). At that moment, the load factor is always less than one (FAR 25 reference stall speed).,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,VS1g(or VSR): which corresponds to the maximum lift coefficient (i.e. just before the lift starts decreasing). At that moment, the load factor is still equal to one (CS 25 reference stall speed).,§1 飞机的气动特性与参数,1、升力特性,1.2 1g失速速度,定义：失速时保持过载1.0，即不掉高度 现象：P4,Vs1gVsFAR,VsFAR= 0.94 Vs1g,§1 飞机的气动特性与参数,根据是否与升力相关可分为：,零升阻力（废阻力） 诱导阻力,§1 飞机的气动特性与参数,2、阻力特性,极曲线 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：低速 ： CD=f(CL) 仅1条 高速： CD=f(CL,M) 多条,§1 飞机的气动特性与参数,2、阻力特性,2.2 极曲线,升阻比：,§1 飞机的气动特性与参数,2、阻力特性,2.2 极曲线,2、阻力特性,§1 飞机的气动特性与参数,,,,,,,,,,,Increase the angle of attack,,,升阻比的倒数最小,§1 飞机的气动特性与参数,放下增升装置时，CL和CD都增大，极曲线向右上方移动 放下起落架、减速板等装置增加阻力，升力基本不变，极曲线向右移动影响极曲线的因素,§1 飞机的气动特性与参数,重心的影响：,,M和CL一定时，重心越靠前，CD越大§1 飞机的气动特性与参数,2.2 极曲线,2、阻力特性,在M数和CL一定时，重心越靠前，CD越大影响极曲线的因素,§1 飞机的气动特性与参数,RE修正：,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,由公式（1-10）计算出 或由图1-7、1-8查出,§1 飞机的气动特性与参数,2.2 极曲线,2、阻力特性,一发停车附加阻力 one Engine Inoperative Drag Increments:,偏航阻力：由于一发停车的不对称力矩，使飞机偏航和滚转，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：,§1 飞机的气动特性与参数,2.2 极曲线,2、阻力特性,2.2 极曲线,2、阻力特性,§1 飞机的气动特性与参数,2、阻力特性,2.2 极曲线,§1 飞机的气动特性与参数,2、阻力特性,§1 飞机的气动特性与参数,桨叶角 φ：桨弦和旋转面之间的夹角,桨叶迎角 α：桨弦和入流（即相对气流）之间的夹角,入流角 γ：入流和旋转面之间的夹角,风车阻力的说明,§1 飞机的气动特性与参数,风车阻力的说明：,§1 飞机的气动特性与参数,§1 飞机的气动特性与参数,减速板 起落架 刹车,2.2 其他附加阻力系数,§1 飞机的气动特性与参数,2、阻力特性,,地面扰流板,扰流板伸出,目 录,,§2 飞机的重量,各种重量之间的关系,重量从下至上逐渐增大,§2 飞机的重量,最大业载：,1.最大结构限制业载,2.最大容积限制业载,全部旅客（包括行李）重量与最大货舱容积限制的货载重量之和§2 飞机的重量,营运空重,起飞油量,营运空重,容易混淆的几个重量,滑行重量=停机坪重量Ramp 松刹车重量Brake Release=起飞重量 无油重量=干使用重量+总商载 最大业载=无油重量-干使用重量 PLmax=ZFW-DOW 业载包括客载+货载 着陆重量-无油重量=备份油+额外油 起飞重量-着陆重量=航程油 滑行重量-起飞重量=滑行油,§2 飞机的重量,§2 飞机的重量,757-200 性能特性,757-200型飞机的重量限制数据：,什么是最小飞行重量？ 非载客调机：最小飞行油量=最小飞行重量-使用空机重,§2 飞机的重量,§2 飞机的重量,,,目 录,,1、飞机动力装置 2、发动机节流工作状态 3、相似工作状态（量纲分析法） 4、推力特性 5、耗油特性,§3 发动机特性,发动机是飞机重要部件，消耗燃油以提供动力来克服阻力。
推力特性 耗油特性,§3 发动机特性,1、飞机动力装置,航空发动机分类：,涡轮喷气发动机：军机 涡轮螺旋桨发动机：支线客机 涡轮风扇发动机：干线客机 涡轮轴发动机：直升机,活塞式发动机 燃气涡轮发动机 冲压发动机,,,1、飞机动力装置,§3 发动机特性,1.1 工作原理,发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷口等部件组成1、飞机动力装置,1.1 工作原理,1、飞机动力装置,§3 发动机特性,,,,,涡轮喷气发动机：老式歼击机 歼5 涡轮螺旋桨发动机：Y7，新舟60 涡轮风扇发动机：B737、B747、B757、B767 活塞式发动机： DC-3 里2 后三点式 （4个冲程）DA40 小型通用训练飞机 新式军用飞机：加力式涡扇发动机,1.2 应用,1、飞机动力装置,§3 发动机特性,1、飞机动力装置,§3 发动机特性,1.2 应用,1、飞机动力装置,§3 发动机特性,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—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（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（CL）：正常爬升使用； 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：最小地面慢车（低慢车）；进近慢车（高慢车）； 推力等级逐渐减少,2、发动机工作状态,§3 发动机特性,2、发动机工作状态,§3 发动机特性,,A/THR自动油门,在四分之一圆周范围内有六个卡槽： IDLE（慢车） CL（爬升），代表最大爬升推力 FLEX/MCT（灵活/最大连续推力），一个卡槽具备两个功能： FLEX用于在起飞时减推力， MCT代表最大连续推力，在单发飞行时使用 TO/GA（起飞/复飞），代表最大起飞或复飞推力 IDLE REV（慢车反推），代表选择反推时的慢车推力 MAX REV（最大反推），代表最大反推力,发动机推力等级,TO/GA、MCT、MCL、IDLE 是固定推力档位 A/T 变化的推力档位 飞行员接通自动油门 巡航飞行 自动飞行系统AFS（AP、FD、A/T） 自动油门系统 巡航推力大小随着飞行状态发生变化,波音:推力手柄 自动推力 A/T Thrust 空客:油门杆 自动油门 A/T Throttle,§3 发动机特性,2、发动机工作状态,§3 发动机特性,将常用变量用基本量纲来表示，在等号两边量纲应当一致。
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 例子： 换算推力 换算重量 换算燃油流量,3、发动机的相似参数,§3 发动机特性,（1）EGT (Exhaust Gas Temperature)：发动机的排气温度，（低压涡轮后燃气总温），用于故障诊断； （2）N1（低速转子的转速）：用于颠簸飞行； （3）EPR (Engine Pressure Ratio)发动机压力比：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 增压比与压力比不同,FN: 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）,4、推力特性,§3 发动机特性,4.1 特性参数,4、推力特性,§3 发动机特性,4.1 特性参数,4、推力特性,§3 发动机特性,马赫数： 马赫数增大，导致发动机入口总压增大，出口总压减少，EPR减少，推力减小； 马赫数增大，导致进入发动机的空气增多，增加空气流量，推力增大； 结果：先减小，后增大；,4.2 影响因素,4、推力特性,§3 发动机特性,冲压,高度：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；,4.2 影响因素,4、推力特性,§3 发动机特性,,温度：相同气压高度，温度越高，密度越小，推力越小。
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4.2 影响因素,4、推力特性,§3 发动机特性,4.2 影响因素,4、推力特性,§3 发动机特性,4.2 影响因素,4、推力特性。