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飞机基本飞行性能的计算

2020/6/29
4.3 确定基本飞行性能的简单推力法
P Q mg sin
Y G
P P P px P Q pf
———剩余推力!(大于零,定直上升;等于零,定直平 飞;小于零,定直下滑)
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把发动机可用推力曲线(取全加力、部分加力、最大 状态) 和平飞需用推力曲线绘制在一张P-V(或M数)
二、平飞范围的划分
第一飞行范围(正常操纵区) 纵区)
第二飞行范围(反常操
讨论:
在1和2点都满足:P P,px Y G 驾驶杆和油门不动,1点稳定,2点不稳定!!!!
分界点:最大剩余推力 Pm所ax 对应的最陡上升速度 (V接 近有利速 度 )V ,yl 曲P线px 正斜率(有利速度 右侧V y)l 第一飞行范围; 曲线Ppx 负斜率(有利速度 左侧V)yl 第二飞行范围
在低亚音速下,升致阻力Qi 在总阻力中占主导地位,而且随 着高度增加,Qi 升致阻力增加。由于在低亚音速范围最大升 阻比 Kmax 基本为常数,因而 Ppxmin基本不随高度变化。但由于 有利速度相对应的 M yl随着高度增加而增加,所以对应的最 小阻力状态下 Ppxmin的向右移动。
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C yyh
C x0 3A
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总阻力系数:
4 C xyh 3 C x0
升阻比为:K yh
3 4
1 A C x0
远航速度:V yh 2G
S C x0 3A
V yh 4 3 1.316 V yl
随着高度增加,有利和远航速度都要增加!
在发动机耗油不变的情况下,在给定高度上,以有利速度 飞行,续航时间最长! 以远航速度飞行,航程最大!!!
nl
E G
—H —V 2单位是米,能量高度
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(4)定常上升到某一高度的最短上升时间 tmin
dt dH Vy
飞机从海平面定常上升到某一高度的最短上升时间为:
t min
0H
V
dH
y max
图解积分法!!
n
tmin (
H
)
i1 V y max
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先把 Vy max 曲f (H线) 转绘成
曲1 线 f,(H)则曲线
平飞需用推力或阻力最小状态对应于升阻比最大状态
Ppxmin
G K max
在最大升阻比状态下,零升阻力系数等与升致阻力系数:
C x0
A
C
2 yyl
有利升力系数为:
C yyl
C x0 A
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有利速度(或最小阻力速度):
V yl
2G
S C x0
A
(P
px
V
) min
——平飞需用推力曲线上的另外一个典型飞行状态, 对应速度称为远航速度(或远航M数)V yh , M yh
C M2
C
2G a2S
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在一定的计算高度上,C为常数,升力系数、升阻比和平飞 需用推力只是V(或M数)的函数! 计算基本飞行性能时,飞机处于基本气动外形状态(无外挂 或正常外挂,起落架和襟翼收起)——对应的极曲线!
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2020/6/29
某一V和或M数下,平飞需用推力或阻力最小——有利状态。
操纵规律: 1点 (1)保持1点平飞,只需要操纵驾驶杆保持迎角,不必动油门 (2)飞机转入 V1 V定1 常直线上升,只需要后拉杆增加迎角即可, 不必动油门; 思考:不动驾驶杆,增加油门,飞机如何运动???(保持原速 度定常上升)
2点 (1)保持2平飞,要协调操纵驾驶杆和油门!! (2)飞机转入 V2 定V常2 直线上升
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P P Ppx P Qpf G sin
arcsin P
G
最称大为航最迹陡角上升ma速x 度ar。csin一( 般PG剩ma接x余近推有力利最速大度,!对)应的速度
(2) 上升率 V和y 最大上升率 V y max
V
y
dH dt
V sin
PV G
最大上升率
V
y max
V ymax 0(到达升限的时间为无穷大)——理论升限 H maxl !
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高机动性飞机规定与 V y max米 /5秒相对应、低亚音速飞机规 定 V y m米ax /秒0.5相对应的实际高称为实用升限 ( 全H 加max力s 、 部分加力、最大状态不一样!!!)
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第四章飞机基本飞行性能的计算
4.1 引言
铅垂平面内的定常直线飞行——速度、航迹角不变! “准定常” 定常直线爬升 定常直线平飞 定常直线下滑 涡轮喷气发动机基本飞行性能最常用的简单推力法 能量高度法(考虑动能变化)
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4.2 飞机的平飞需用推力
如果 、 和 p较小而且 P G 不大的情况下,有
C y** 代表以上升力系数!!!
V dl min V min
0
2G S C y**
0
2G 0S C y**
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二、定直上升的计算
上升率 V,y 最大上升率 V y,max上升航迹角 ,最大航迹角 , max
最短上升时间 t,mi静n 升限 等H!max
(1) 上升航迹角 ,最大航迹角 max
因为:
P px V
C x VS
2
Cx Cy
SG
2
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(P
px
V
) min
相当于极曲线上
Cx
最小的状态,由极曲线的表达式。
可得:
Cy
Cx
C xo A
C
3 y
Cy Cy
求极值可得
Cx Cy
最小状态下的零升阻力系数:
C x0
3A
C
2 yyh
3C xi
该状态下的零升阻力系数是升致阻力系数的3 倍!!!!对应的 远航升力系数为
Cx
1 V2S
2
G
Y
C
y
1
G K
K Cy Cx
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V , H( ) ,G→C y → 极曲线查出C x→ K
G一般取平均重量!(起飞和着陆重量的平均值)
实际计算中需要计算飞机在不同高度H上以不同速度V(或M 数)飞行是的平飞需用推力曲线。
Cy
2G
a2 S
1 M2
分析:(1)从第一飞行范围的C点到E点(正常操纵) (2)从第二飞行范围的B点到A点(反操纵)
要保持或改变飞行状态 第一飞行范围 :只需动驾驶杆; 第一飞行范围 :驾驶杆、油门相互配合
4.5 非定常上升运动性能的能量高度法
一、能量特性
飞机的总机械能:E GH 1 G V 2 2g
单位飞机重量的总机械能:H
在飞行包线内飞机可作等速直线飞行、加速和减速等各种机动 飞行!!飞行包线范围越大,飞机所具有的战斗能力越强!! !
飞行包线受到以下因素的限制:(1)动力装置稳定工作的条 件;(2)飞机结构强度和刚度条件;(3)飞行操纵和稳定性 等。 (要对最大速压和最大飞行M数加以限制)
对速压的限制 强度(悬挂接头等);刚度(操纵效能、颤振等) M数限制 飞机操纵稳定性;进气道、压气机和涡轮的稳定性;气动 加热 允许飞行包线(飞行品质规范规定)!!
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P px Q pf
Q0 Qi
1 2
a2 S Cx0 M 2
2 G2
a2 S
A M2
————M数和高度的函数!!!!!
与飞行速度(或M数)的关系
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在低亚音速范围(M<临界Mlj),Cxo , A 基本不随M 数变 化,零升阻力 Q与0 M2成正比增加;升致阻力 Q与i 与M2成 反 比 降 低 。 在 M 数 较 低 ( M< 有 利 Myl), 由 于 升 力C系y 数 较大,升致阻力Qi 较零升阻力Q0 大,并在总阻力中占主 要地位。随着M数的增加, C逐y 渐减小,升致阻力 Q也i 减 小,致使平飞需用推力降低。当M<有利Myl,随着M数 增加,虽然升致阻力Qi 越来越小,但零升阻力Q0 逐渐增大 并在总阻力中占主要地位,结果使平飞需用推力又开始 增加( I区)
V y max
1 V y max
与H坐标轴包围的曲线面积按坐标比例换算后即为最
短上升时间 tmin
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NOTE:超音速飞机以V y max上升时,上升过程中各航迹速度
是变V k化s 的!!!
d V ks d V ks dt 1 d V ks
dH
dt dH V y max dt
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当 飞 行 M 数 超 过 临 界 Mlj 进 入 跨 音 速 范 围 ( 临 界 Mlj<M<1.2-1.3)以后C,x0由于波阻的出现 导致激增(大 致与M2-M4成正比),在某一M数(大约在M=1.05-1.2) 达到最大,导致平飞需用推力急剧增加(大致与M4-M6成 正比)( II区)
在超音速范围,零升阻力Q大0 于升致阻力 Q,i 由于随着高度增 加,零升阻力 减Q小0 ,所以总阻力(平飞需用推力)减小。但 升致阻力 则Qi随着高度增加而增加,所以在接近静升限的高 空飞行时,(H=19km的情况),升致阻力大大增加。此 时随着飞行M数增加,升致阻力减小 和Q零i 升阻力增加 差Q不0 多,因而平飞需用推力随着M数增长的程度比较缓慢!!!
Pky Q mg sin
Y G
当飞机作水平直线飞行(定直平飞)时 0
Pky Q pf Y G
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