第六章_飞机性能工程_巡航性能_-_A.ppt

Page,*,巡航性能,飞机性能工程,第六章 巡航性能,1,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,2,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,3,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,4,6.1,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,W,F,：,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。,5,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),6,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,（,C,L,/C,D,）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),7,燃油里程的计算,:,6.1,巡航参数的计算,6.1.2,航程的计算,8,1,、巡航参数的计算,4,、影响因素,9,6.1,巡航参数的计算,6.1.2,航程的计算,(3),10,6.1,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。,11,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,12,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,13,6.2,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。,14,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,15,6.2,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：,16,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,17,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,18,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,19,6.2,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。,20,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,21,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,22,6.2,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；,23,24,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。,25,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,，,F,N,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,26,6.2,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=C,T,+C,F,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,27,6.2,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=C,t,/,C,f,28,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,。,29,30,ACT ECON CRZ 2/3,GR/CRZ CG,.,/23.0%,FUEL,34.0,ZFW,.,RESERVES,.,COST INDEX,31,CI=0,：,即,C,t,=0,，不计时间成本，最省油时成本最小，即,MRC,速度；,CI=999,：,即,C,f,影响小，时间影响大，应飞行时间最短，,M,MO,；,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？,32,成本指数对旅程燃油的典型影响,737,50,0,3.6%,747,200,0,1.2%,757,100,0,3.6%,767,100,0,5.7%,“,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,：,33,34,35,36,2,、巡航方式,5,、经济巡航的方式,5,、算例,37,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：,38,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,39,40,