分析飞机性能的方法资料.pptx

飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法第第2 2章章 分析飞机性能的分析飞机性能的主要方法主要方法 2.1 2.1、推力法（重点）、推力法（重点）2.22.2、功率法、功率法 2.32.3、能量高度法、能量高度法 2.42.4、解析法、解析法飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 推力法的要点是按定常定常飞行条件，计算并绘制成飞机的所需推力所需推力曲线和发动机提供的可用推力可用推力曲线图，分析并确定飞机定常飞行性能的一些特定参数的近似值。关键：找出推力-速度关系、阻力-速度关系曲线。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常直线飞行所需推力曲线、定常直线飞行所需推力曲线Four forces act on aircraft飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常直线飞行所需推力曲线、定常直线飞行所需推力曲线飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常平飞所需推力曲线、定常平飞所需推力曲线Level Flight:飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常平飞所需推力曲线、定常平飞所需推力曲线定常平飞所需推力：定常平飞所需推力：飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常平飞所需推力曲线、定常平飞所需推力曲线作图方法：作图方法：给定给定W W、H HP P、ISATISA+T、重心位置，可以按步长给出若干个、重心位置，可以按步长给出若干个M M，先求出对应升力系数先求出对应升力系数C CL L；然后从极曲线中查出然后从极曲线中查出C CD D（修正：（修正：C CD D=C CDpolorDpolor+C CDReDRe+C CDCGDCG)；求出求出=C=CL L/C/CD D 求出求出F FRERE=W/=W/做做F FREREM M图图飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常平飞所需推力曲线、定常平飞所需推力曲线飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常平飞所需推力曲线、定常平飞所需推力曲线飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 1、定常平飞所需推力曲线、定常平飞所需推力曲线M ME E有利马赫数有利马赫数V VE E有利速度有利速度 绿点速度绿点速度F FRERE=W W/，maxmax,对应对应(F(FRERE)MIN MIN飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 2、定常平飞所需推力的影响因素、定常平飞所需推力的影响因素 重量：重量：W W 增大，增大，F FRERE增大；增大；W W 增大，所需升力增大，增大，所需升力增大，C CL L不变，不变，V V 增大。增大。F FRERE=W W/飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 2、定常平飞所需推力的影响因素、定常平飞所需推力的影响因素高度高度对于对于F FRERE-V-VE E曲线，曲线，保持同样的保持同样的1/21/2o oV VE E2 2，迎角不变，迎角不变，阻力不变，不同高阻力不变，不同高度都是一条曲线。度都是一条曲线。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 2、定常平飞所需推力的影响因素、定常平飞所需推力的影响因素broken line:compressibilityreal line:no compressibility 高度高度对于对于F FRERE-V-VT T曲线曲线高度增加，相同动高度增加，相同动压，压，真空速增大真空速增大，空气的压缩性使阻空气的压缩性使阻力系数增大，力系数增大，所需所需推力增大。推力增大。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 2、定常平飞所需推力的影响因素、定常平飞所需推力的影响因素 构型：构型：Broken lines represent gear down放下起落架、襟翼、放下起落架、襟翼、扰流板等增大阻力。扰流板等增大阻力。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 3、可用推力曲线、可用推力曲线 发动机的净推力发动机的净推力曲线。曲线。在飞行中发动在飞行中发动机实际能够提供用机实际能够提供用于推动飞机前进的于推动飞机前进的推力。推力。VFav高度升高飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 4、推力曲线、推力曲线剩余推力：飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 5、特征速度、特征速度最大速度最大速度最大速度（推力）：最大速度（推力）：高度：高度增加，最大速度减小高度：高度增加，最大速度减小重量：重量增大，最大速度减小重量：重量增大，最大速度减小飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 5、特征速度、特征速度最小速度最小速度最小速度：最小速度：低空低空:失速限制失速限制 高空高空:动力限制动力限制 高度影响：高度增大，高度影响：高度增大，最小速度增大最小速度增大 重量影响：重量增大，重量影响：重量增大，最小速度增大最小速度增大飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 5、特征速度、特征速度有利速度有利速度重量的影响高度（Ve、VT）的影响两个速度区M ME E有利马赫数有利马赫数V VE E有利速度有利速度 绿点速度绿点速度飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 5、特征速度、特征速度久航速度久航速度 燃油消耗率为常燃油消耗率为常数时，阻力最小，则数时，阻力最小，则燃油流量最小。给定燃油流量最小。给定燃油量情况下，飞机燃油量情况下，飞机可以平飞的航时最长。可以平飞的航时最长。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 5、特征速度、特征速度远航速度远航速度 当当V V/D D最大时，燃油最大时，燃油里程最大，给定燃油量情里程最大，给定燃油量情况下，可以平飞航程最长。况下，可以平飞航程最长。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法1 1 推力法推力法 5、特征速度、特征速度陡升速度陡升速度绿点速度绿点速度有利速度有利速度久航速度久航速度F F 越大越大,爬升梯度越大爬升梯度越大,飞机轨迹最陡，有利于越障。飞机轨迹最陡，有利于越障。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法可用推力大于所需推力可用推力大于所需推力，即，即F0，则航迹角，则航迹角0，飞机将，飞机将定常爬升定常爬升。此时，发动机往往采用此时，发动机往往采用最大爬升推力或最大连续推力最大爬升推力或最大连续推力；可用推力等于所需推力可用推力等于所需推力，即，即F0，则航迹角，则航迹角0，飞机将作，飞机将作等速等速平飞平飞。此时，发动机推力应按飞行速度大小的要求进行调节；。此时，发动机推力应按飞行速度大小的要求进行调节；可用推力小于所需推力可用推力小于所需推力，即，即F0，则航迹角，则航迹角0，则航迹角，则航迹角0，飞，飞机将定常爬升；机将定常爬升；可用功率等于所需功率，即可用功率等于所需功率，即N0，则航迹角，则航迹角0飞机将作等速平飞；飞机将作等速平飞；可用功率小于所需功率，即可用功率小于所需功率，即N0，则航迹角，则航迹角陡升速度飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法 2 2 功率法功率法3、特征速度、特征速度准经济速度准经济速度功率曲线中所需功功率曲线中所需功率最小的速度。率最小的速度。图中的图中的C C点，记为点，记为VQEVQE。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法 2 2 功率法功率法3、特征速度、特征速度久航速度久航速度燃油消耗率为常数时，燃油消耗率为常数时，所需功率越小，则燃所需功率越小，则燃油流量越小。油流量越小。给定燃油量情况下，给定燃油量情况下，飞机可以平飞的航时飞机可以平飞的航时最长。最长。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法 2 2 功率法功率法3、特征速度、特征速度有利速度、远航速度有利速度、远航速度 燃油消耗率为常燃油消耗率为常数时，所需推力越小，数时，所需推力越小，则燃油里程越大。则燃油里程越大。给定燃油量情况给定燃油量情况下，飞机可以平飞的下，飞机可以平飞的航程最长。航程最长。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法2 2 推力法与功率法特征点总结推力法与功率法特征点总结特征点特征点图线位置图线位置推力曲线推力曲线功率曲线功率曲线a右交点VmaxVmaxb最左点VminVminc最低点VE（有利、久航）VQE（准经济、久航）d切点VMRC（远航）VE（有利、远航）e差最大点VE（陡升）VFC（快升）飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法第第2 2章章 分析飞机性能的分析飞机性能的主要方法主要方法 2.1 2.1、推力法（重点）、推力法（重点）2.22.2、功率法、功率法 2.32.3、能量高度法、能量高度法 2.42.4、解析法、解析法飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法把一般的性能问题表示成势能和动能的转换问题。把一般的性能问题表示成势能和动能的转换问题。阻力消耗能量，消耗燃油产生能量。阻力消耗能量，消耗燃油产生能量。用于解决速度和高度都有变化的问题。用于解决速度和高度都有变化的问题。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法It represents the airplanes potential flight altitude ability.1 1、能量高度、能量高度飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法 1、能量高度、能量高度Constantenergyheightcurve飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法 1、能量高度、能量高度In flight,if the thrust is not equal to the drag,then the airplanes energy height will be changed.飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法 2、能量爬升率、能量爬升率能量变化率能量变化率上上式式和和定定常常爬爬升升率率计计算算公公式式在在形形式式上上是是一一样样的的，表表示示能能量量高高度度的的变变化化率率，故故也也可可以以叫叫它它为为能能量量爬爬升升率率，即即飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法 3、变速爬升率、变速爬升率飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法 3、变速爬升率、变速爬升率加速因子加速因子飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法3 3 能量法能量法 3、变速爬升率、变速爬升率 如果爬升过程中如果爬升过程中没有动能变化没有动能变化，其，其加速因子为零加速因子为零，此，此即即等速爬升等速爬升的情况的情况；若若加速因子为正加速因子为正，即有，即有一部分剩余功率转换成了飞机一部分剩余功率转换成了飞机的动能的动能，而用于增加势能的功率则减少了，爬升率小于定，而用于增加势能的功率则减少了，爬升率小于定常爬升时的爬升率，飞机将常爬升时的爬升率，飞机将加速爬升加速爬升；若若加速因子为负加速因子为负，即有，即有一部分动能转变成势能一部分动能转变成势能，爬升，爬升角增大，爬升率大于定常爬升时的爬升率，飞机将角增大，爬升率大于定常爬升时的爬升率，飞机将减速爬减速爬升升。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法第第2 2章章 分析飞机性能的分析飞机性能的主要方法主要方法 2.1 2.1、推力法（重点）、推力法（重点）2.22.2、功率法、功率法 2.32.3、能量高度法、能量高度法 2.42.4、解析法、解析法飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法4 4 解析法解析法 1、解析法的基本概念解析法的基本概念 飞行力学领域内，在研究飞行轨迹的特性时，常采用数学的方法，去描述它的状态变化，并通过数学的演绎推理、概括分析而求出合乎实际的规律性。换言之，它要根据客观实践去建立轨迹诸参数之间的函数关系，并求出它的解。并不是所有的数学分析都可以叫做解析法。所谓解析法，是特指根据对象的物理意义把变量关系表述成解析函数而求解的方法。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法4 4 解析法解析法 2.解析法的优点和局限解析法的优点和局限 具有周密、严谨，能直接准确求得所需参数的特点。对于定常飞行情况，飞机所受外力（空气动力、推力和重力）处于平衡状态，这样飞机的运动方程中就不存在微分项，其微分方程变为代数方程，因而可以解析研究处理。此外，如果某些飞行状态量的导数不等于零，但为常数，此时运动方程亦可化为代数方程，故也可解析研究处理。和图解分析方法相比，解析法不够直观；飞行性能计算的主要原始数据一般难以表示成飞行状态参数的解析表达形式，这给解析分析研究带来困难。大多数问题是无法找到解析函数的，或者找到的解析函数方次太高，难以用解析法求解。飞飞飞飞 机机机机 性性性性 能能能能 工工工工 程程程程 第第2 2章章 分析飞机性能的主要方法分析飞机性能的主要方法4 4 解析法解析法 3、应用、应用