第六章-飞机性能工程-巡航性能---A优秀PPT.ppt

巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程第六章第六章 巡航性能巡航性能1 1 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程主要探讨飞机从爬升顶点到下降起先点之间的平飞巡航性能。主要探讨飞机从爬升顶点到下降起先点之间的平飞巡航性能。探讨的问题：探讨的问题：最最大大航航程程问问题题：消消耗耗确确定定的的燃燃油油，如如何何飞飞行行最最远远？或或飞飞行行确确定定距离如何最省油？距离如何最省油？最大航时问题：确定燃油，如何飞行时间最长？最大航时问题：确定燃油，如何飞行时间最长？最小巡航成本问题：飞行确定距离如何使成本最小？最小巡航成本问题：飞行确定距离如何使成本最小？一发故障后的巡航性能；一发故障后的巡航性能；飘降问题；飘降问题；第六章第六章 巡航性能巡航性能2 2 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程巡航：巡航：持续进行的，接近持续进行的，接近定常飞行定常飞行的一种飞行状态。的一种飞行状态。推力：推力：可用最大推力：可用最大推力：重点：重点：油量、距离、时间油量、距离、时间。目标：目标：选择好选择好巡航高度巡航高度和和巡航速度巡航速度以获得更好的以获得更好的经济性经济性。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。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。第六章第六章 巡航性能巡航性能3 3 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程第六章第六章 巡航性能巡航性能6.1 6.1 基本公式和主要参数计算基本公式和主要参数计算6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.3 6.3 巡航高度巡航高度6.4 6.4 巡航性能计算巡航性能计算6.5 6.5 一发停车巡航和飘降一发停车巡航和飘降4 4 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.1 6.1 巡航参数的计算巡航参数的计算6.1.1、基本概念、基本概念航航程程：飞飞机机在在安安静静大大气气中中沿沿给给定定方方向向耗耗尽尽可可用用燃燃油油所所能能飞飞过过的的水平距离（空中距离，不计风的影响）。水平距离（空中距离，不计风的影响）。航航时时：飞飞机机在在安安静静大大气气中中沿沿给给定定方方向向耗耗尽尽可可用用燃燃油油所所能能飞飞的的时时间。间。燃油流量燃油流量WF：飞机单位时间的耗油量。：飞机单位时间的耗油量。燃油里程燃油里程nam/lb（SR）：飞机消耗单位油量所能飞的距离。）：飞机消耗单位油量所能飞的距离。燃燃油油消消耗耗率率TSFC：飞飞机机在在单单位位时时间间内内产产生生单单位位推推力力所所消消耗耗的的油量。油量。5 5 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程计算航程须要知道燃油里程和计算航程须要知道燃油里程和W始、始、W终，差为消耗的燃油终，差为消耗的燃油燃油消耗越多，航程越长，燃油消耗越多，航程越长，在确定燃油消耗量时，航程因子越大航程越长。在确定燃油消耗量时，航程因子越大航程越长。6.1 6.1 巡航参数的计算巡航参数的计算6.1.2 航程的计算航程的计算(1)6 6 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程要获得远的航程：要获得远的航程：载油量要多载油量要多W始始/W终终要大要大飞机的空气特性要好飞机的空气特性要好-M（CL/CD）要大）要大发动机性能要求发动机性能要求-燃油消耗率要小燃油消耗率要小 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。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 6.1 巡航参数的计算巡航参数的计算6.1.2 航程的计算航程的计算(2)7 7 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程燃油里程的计算燃油里程的计算:6.1 6.1 巡航参数的计算巡航参数的计算6.1.2 航程的计算航程的计算8 8 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程1 1、巡航参数的计算、巡航参数的计算 4、影响因素、影响因素9 9 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.1 6.1 巡航参数的计算巡航参数的计算6.1.2 航程的计算航程的计算(3)1010 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.1 6.1 巡航参数的计算巡航参数的计算6.1.3 影响因素影响因素对于设计好投入运用的飞机，为获得更长的航程的运用条件：对于设计好投入运用的飞机，为获得更长的航程的运用条件：飞机重量飞机重量: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；机翼气动特性机翼气动特性：气动特性越好气动特性越好（越大），越大），相同情况下航程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；对应的迎角稍小于最大升阻比的迎角；对应速度是对应速度是1.316倍有利速度。倍有利速度。发动机特性：发动机特性：燃油消耗率越小，燃油里程越大，航程越大燃油消耗率越小，燃油里程越大，航程越大；飞行高度：飞行高度：飞行高度越大，大气密度越低，燃油里程越大飞行高度越大，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。最有利巡航高度是低于升限的较高高度。1111 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 若若假假设设阻阻力力系系数数与与升升力力系系数数之之间满足平方关系，则：间满足平方关系，则：最最大大航航程程对对应应的的升升力力系系数数比比最最大大升升阻阻比比时时对对应应的的升升力力系系数数小小。迎角要小于最大升阻比迎角。迎角要小于最大升阻比迎角。最大航程速度是有利速度的最大航程速度是有利速度的1.316倍。倍。6.1 6.1 巡航参数的计算巡航参数的计算6.1.3 影响因素影响因素1212 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程第六章第六章 巡航性能巡航性能6.1 6.1 基本公式和主要参数计算基本公式和主要参数计算6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.3 6.3 巡航高度巡航高度6.4 6.4 巡航性能计算巡航性能计算6.5 6.5 一发停车巡航和飘降一发停车巡航和飘降1313 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.1 M和和W/固定不变的巡航方式固定不变的巡航方式 从从理理论论上上讲讲，最最大大航航程程对对应应着着马马赫赫数数固固定定(有有利利速速度度的的1.316倍）、倍）、换算重量恒定的飞行方式换算重量恒定的飞行方式。但但在在飞飞行行中中由由于于燃燃油油消消耗耗，飞飞机机重重量量减减轻轻，为为了了保保持持W/不变不变，要相应减小，即高度相应增加。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。飞行过程中高度不断增加是不允许的。1414 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 当当V/DV/D最大时，最大时，燃油里程最大，给燃油里程最大，给定燃油量状况下，定燃油量状况下，可以平飞航程最长。可以平飞航程最长。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式高度不变的最大航程巡航方式MRC1515 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式高度不变的最大航程巡航方式MRC燃油里程曲线：燃油里程曲线：1616 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 重量越小，重量越小，MRC速度也越小。速度也越小。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式高度不变的最大航程巡航方式MRC1717 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 飞行高度增加，飞行高度增加，MRC速度也增大。速度也增大。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式高度不变的最大航程巡航方式MRC1818 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 风速影响到风速影响到MRC速度大小。速度大小。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式高度不变的最大航程巡航方式MRC1919 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式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；但它的速度接近其因为燃油里程最大，所以航程最长；但它的速度接近其次操纵区，速度稳定性差，不便于操纵。次操纵区，速度稳定性差，不便于操纵。2020 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 由由于于MRC速速度度接接近近反反常常操操纵纵区区，不不便便于于操操纵纵，故故在在运运用用中中可可以以实实行行比比MRC速速度度稍稍大大一一些些的的速速度度进进行行巡巡航航。规规定定损损失失1%最最大大燃燃油油里程（即里程（即(nam/lb)max99%）对应的速度为远程巡航速度）对应的速度为远程巡航速度。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.3 远程巡航方式远程巡航方式LRC2121 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 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更比较平缓，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 6.2 巡航类型巡航类型6.2.3 远程巡航方式远程巡航方式LRC2222 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.3 远程巡航方式远程巡航方式LRC随着飞行高度增加，随着飞行高度增加，MRC、LRC速度增加；速度增加；随着飞机重量减轻，随着飞机重量减轻，MRC、LRC速度也减小；速度也减小；2323 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程2424 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 为便于操纵，早期飞行时多接受固定高度、固定马赫数的巡航方式。为便于操纵，早期飞行时多接受固定高度、固定马赫数的巡航方式。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.4 等马赫数巡航等马赫数巡航 这种巡航方式虽这种巡航方式虽然然降低了燃油里程降低了燃油里程，但增大了巡航但增大了巡航M M数数，使飞行时间缩短使飞行时间缩短；最低成本巡航是最低成本巡航是接近于固定接近于固定M M的巡航。的巡航。2525 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 高温受到温度限制时可以接受额定推力的方式进行巡航。高温受到温度限制时可以接受额定推力的方式进行巡航。保持飞行高度不变，保持飞行高度不变，W，L ，FN不变，不变，M；燃油消耗多。燃油消耗多。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.5 发动机推力额定的巡航的方式发动机推力额定的巡航的方式2626 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）经济巡航（最低成本巡航）为使干脆运营成本最低：为使干脆运营成本最低：总成本总成本=燃油成本燃油成本油量油量+小时成本小时成本时间时间+固定成本固定成本与飞行有关的与飞行有关的航班总成本航班总成本有有燃油成本燃油成本和和时间成本时间成本组成：组成：C=CC=CT T+C+CF 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2727 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）经济巡航（最低成本巡航）成本指数：成本指数：小时成本小时成本与与燃油成本燃油成本的比值。的比值。CI=CCI=Ct t/C/Cf f2828 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 时间价格：时间价格：$/HR；燃油价格：燃油价格：C/LB；单位不统一时单位不统一时;统一单位统一单位;6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）经济巡航（最低成本巡航）对应成本最低的速度即为对应成本最低的速度即为经济巡航经济巡航M M数数，或，或成本最低成本最低M M数数。使成本最低，使使成本最低，使C C对对M M求导；可求出求导；可求出经济巡航经济巡航M M数和最低成数和最低成本巡航时的成本指数的关系本巡航时的成本指数的关系。2929 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程3030 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程ACT ECON CRZ 2/3GR/CRZ CG./23.0%FUEL34.0ZFW.RESERVES.COST INDEX3131 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 CI=0：即：即Ct=0，不计时间成本，最省油时成本最小，即，不计时间成本，最省油时成本最小，即MRC速度；速度；CI=999：即：即 Cf影响小，时间影响大，应飞行时间最短，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；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；越小：燃油成本更重要，相同条件下速度越小；CI应应当当由由商商务务部部门门确确定定。当当输输入入的的CI有有偏偏差差时时会会使使飞飞行行成成本本增增加加，但但不不太太明明显显。假假如如无无法法确确定定CI，最最好好输输入入偏偏小小的的CI，而而不不要要输输入入过过大大的的CI。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）经济巡航（最低成本巡航）经济巡航经济巡航M M取决于成本指数取决于成本指数CICI：问题：问题：MRC MRC对应的对应的M M数与经济巡航数与经济巡航M M哪个大？哪个大？3232 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程成本指数对旅程燃油的典型影响7375003.6%74720001.2%75710003.6%76710005.7%“输入”成本指数“基线”成本指数旅程燃油损失6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）经济巡航（最低成本巡航）成本指数的影响成本指数的影响：3333 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程3434 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程3535 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程3636 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程2 2、巡航方式、巡航方式 5、经济巡航的方式、经济巡航的方式 5、算例3737 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程顺风使经济巡航速度减小，顺风使经济巡航速度减小，逆风使经济巡航速度增大；逆风使经济巡航速度增大；6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）经济巡航（最低成本巡航）风速影响：风速影响：3838 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 在目的地机场或备降场上空，由于空中交通管制或气象等缘由，须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依据管制要求指定的，很少有选择余地。6.2 6.2 巡航类型巡航类型6.2.6 等待飞行等待飞行3939 巡航性能巡航性能巡航性能巡航性能 飞机性能工程飞机性能工程 4040