[交通运输]第三章 上升 巡航 下降 性能.ppt

第三章第三章 飞机上升、下降飞机上升、下降和巡航性能和巡航性能13.1 上升性能上升性能3.2 下降性能下降性能3.3 巡航性能巡航性能本章本章主要内容主要内容23.1 3.1 上升性能上升性能1，典型航线上升剖面从飞机起飞结束（1500英尺）到达规定的巡航速度和高度的过程，称航线爬升民航运输机典型航线上升程序为：在中民航运输机典型航线上升程序为：在中低空保持等表速上升，在高空保持等低空保持等表速上升，在高空保持等M M数上升150010000起飞航道等M数巡航≤250kt等表速加速HHc35等表速TOC上升顶点Top of Climb转换高度360893中低空保持等表速上升时，随高度增加，M数逐渐增加；高空保持等M数上升时，随高度增加，表速逐渐减小典型航线上升程序的表示方式：250/290/0.782，等表速等M数航线上升性能分析等表速上升，随高度增高，真速增大等M数上升，随高度增高，对流层内，真速减小，平流层内，真速不变4高度增高，上升角和上升率减小3.1.2 3.1.2 等表速上升性能分析等表速上升性能分析飞机上升使用的速度一般大于飞机的陡升速度和快升速度3.1.3 3.1.3 巡航上升巡航上升高度增高，快升表速略有减小53，航线上升方式• 爬升时间最短的爬升• 爬升航段燃油最省爬升• 成本最低的爬升• 减推力爬升不同的航线上升方式体现在不同的表速/M数组合64，航线上升性能图表航线上升时间的确定初始初始W220W220巡航巡航H37H37时间时间0.360.36飞机在飞机在15001500英尺的重量为英尺的重量为220000220000磅，上升到磅，上升到3700037000英尺的上升距离为？英尺的上升距离为？ 7航线上升油耗的确定初始初始W220W220巡航巡航H37H37油耗油耗490049008航线上升（水平）距离的确定初始初始W220W220巡航巡航H37H37距离距离14514593.2 3.2 下降性能下降性能飞机从巡航终点下降到进近开始点（离地1500英尺）的过程称为下降。

典型民航运输机下降程序为：慢车，全收外形，先保持等M数然后保持等表速下降此速度一般大于下降最小阻力速度 1 1、典型下降剖面、典型下降剖面 TOD下降顶点Top of Descend150010000进近着陆等M数巡航≤250kt等表速HHc等表速转换高度36089103 3、下降方式、下降方式• 低速下降• 高速下降• 燃油最省下降和航线上升一样，除平流层外，下降过程不是定常运动状态2 2，等，等M M数等表速下降性能分析数等表速下降性能分析高空保持等M数下降时，随高度降低，表速逐渐增加，下降率增大；中低空保持等表速下降时，随高度降低，中低空保持等表速下降时，随高度降低，M M数数逐渐减小，下降率减小逐渐减小，下降率减小典型航线下降程序的表示方式： 0.78/290/250低速下降高速下降114 4、下降性能的确定、下降性能的确定125 5、应急下降、应急下降使用应急下降的典型情况：座舱失压应急下降时，应断开自动油门并收到慢车，放出扰流板，推杆使飞机以预定俯角转入下降，但不得出现负过载；为尽快使飞机下降，可配合采用转弯的方法；在应急下降中，应放下起落架13供氧介绍供氧介绍14旅客氧气的要求旅客氧气的要求15氧气系统的限制氧气系统的限制16性能限制性能限制173.3 3.3 巡航性能巡航性能3.3.1 3.3.1 典型巡航剖面典型巡航剖面1500ft10000ft滑出场道至35ft起飞航道等表速250kt限速等M数阶梯巡航进近着陆滑入净航程轮挡时间和油耗10000ft1500ft等M数等表速等表速转换高度等表速250kt限速183.3.3 3.3.3 平飞巡航性能分析平飞巡航性能分析海里耗油量（CK）：每飞行1海里所消耗的油量CK ﹦﹣dW/dL 单位：lb(油)/nm航程燃油比（CR）：每消耗1磅燃油可以获得的航程CR ﹦﹣dL/dW ﹦1/CK 单位：nm/lb(油)小时耗油量（Ch）：飞行1小时的耗油量Ch ﹦CK .V ﹦CK . Ma 单位：lb(油)/h燃油消耗率（Ce）：每产生1磅推力，每小时所耗燃油Ce ﹦Ch/T平﹦CK.Ma/T平﹦CK.MKa/W 单位：lb(油)/h.lb(力)为研究飞机的航程，需深入研究海里耗油量（CK）19称为航程因子，单位为海里在开始和结束重量一定条件下，要获得最大航程，应使航程因子最大，应使气动效率MK最大。

海里耗油量（CK）：每海里所耗燃油 CK ﹦﹣dW/dL （1）燃油消耗率（Ce）：每产生1磅推力，每小时所耗燃油Ce ﹦Ch/T平﹦CK.Ma/T平﹦CK.MKa/W （2） 将(1)式CK带入(2)式：20213.3.4 3.3.4 典型平飞巡航方式典型平飞巡航方式等值等值MKMK曲线：曲线：气动效率气动效率MKMK与与CLCL和和M M相关，相关，MKMK最大对应唯最大对应唯一一个一一个CLCL和和M MCL=0.5M=0.793Mkmax=13.8422等M数最大航程巡航（MRC - Maximum Range Cruise）1 1、、M M数保持不变的巡航方式数保持不变的巡航方式以Mkmax飞行平飞时：从气态方程：从音速公式：代入上式最后得到23W/δ=0.9×106曲线上每点代表一个平飞状态对于公式每给定一个W/δ,可得到一条CL-M曲线,将其画于等值MK曲线上24结论：等M数巡航，欲使航程最大即等M数MRC巡航，要求飞机状态始终保持在等值MK曲线上Mkmax处，要求W/δ保持常值，即随W逐渐减小，对应的巡航高度逐渐增加25实际飞行中，为满足ATC要求，采取阶梯巡航来实现高度逐渐增加的要求，将巡航分成若干段，用每段的平均W确定H。

理论最优轨迹阶梯巡航轨迹26MRCMRC的好处在的好处在于给定距离的于给定距离的油耗是最少的，油耗是最少的，它还对应在给它还对应在给定重量下飞机定重量下飞机能够飞行的最能够飞行的最大距离27在巡航期间，重量不断减小，同时，燃油里程增加，在巡航期间，重量不断减小，同时，燃油里程增加，但但MRCMRC巡航巡航M M数减小数减小28等M数LRC：增大飞行Ｍ数，使MK比最大值低1%1%的巡航等等M M数长航程巡航（数长航程巡航（LRC - Long Range CruiseLRC - Long Range Cruise））MKmax13.84MKmax13.84此环上各点此环上各点MKMK相相等等, ,均比均比 MkmaxMkmax降低降低1%1%即即13.713.7M MMRCMRC=0.793=0.793M MLRCLRC=0.798=0.798LRCLRC巡航巡航状态点状态点MRCMRC巡航巡航状态点状态点29LRCLRC航程比航程比MRCMRC航程小航程小1%1%，LRC巡航高度略高于巡航高度略高于MRC结论：等等M M数数LRCLRC巡航，要求飞机状态始终保持在等值巡航，要求飞机状态始终保持在等值MKMK曲线上比曲线上比MkmaxMkmax小小1%1%的最大速度处，随的最大速度处，随W W逐渐减小逐渐减小，，对应的巡航高度对应的巡航高度逐渐增加。

逐渐增加30LRCLRC巡航以燃油里程降低为代价，换取较大的速度增加，巡航以燃油里程降低为代价，换取较大的速度增加，故故LRCLRC被广泛采用被广泛采用312 2、飞行高度保持不变的巡航方式、飞行高度保持不变的巡航方式飞行高度保持不变巡航时，随W的逐渐降低，W/δ逐渐降低，对应的W/δ曲线逐渐下移随着巡航过程随着巡航过程的继续，曲线的继续，曲线持续下移持续下移32在H和W一定时(W/δ一定)，为使航程最大，应选等值MK环与W/δ曲线切点对应的M数飞行等等高最大航程巡航（高最大航程巡航（MRCMRC））某重量对应某重量对应的的W/δW/δ曲线曲线和和W/δW/δ曲线相曲线相切的等值切的等值MKMK环环该重量对应的等该重量对应的等高高MRCMRC马赫数马赫数巡航中随重量降巡航中随重量降低飞机状态点的低飞机状态点的移动过程移动过程结论结论：等高等高MRCMRC巡航，随巡航，随W↓W↓，，飞机状态点飞机状态点沿等高沿等高MRCMRC虚线从虚线从上向下移动上向下移动，，M M先先增后减33等等高长航程巡航（高长航程巡航（LRCLRC））该重量对应该重量对应的的MRCMRCMKMK减小减小1%1%环环等高等高MRCMRC等高LRC巡航，减小该重量对应的MKmax1%的等值MK环与W/δ曲线右交点对应的M数飞行。

结论：结论：等高等高LRCLRC巡航，随巡航，随W↓W↓，，飞机状态点飞机状态点沿等高沿等高LRCLRC虚线从虚线从上向下移动上向下移动，，M M先先增后减该重量对应该重量对应的的LRCLRC等高等高LRCLRC344 4、短航程巡航、短航程巡航在短航程飞行中，应考虑上升、下降段的油耗，使整个飞行过程的平均海里耗油量最小短航程巡航时，为降低上升油耗（略下降影响），应适当降低巡航高度，使总的性能变好3 3、等高等、等高等M M数巡航数巡航为前面两种巡航方式的折衷，性能低于前面两种巡航方式，但便于人工操纵飞行350Nm以下的航程叫短航程355、一发失效巡航和飘降（1）一发失效飞行性能分析● 高度能力↓一发失效高度能力：一发失效高度能力：LRCLRC速度巡航，油门最大连续速度巡航，油门最大连续MCTMCT，，净净上升梯度不小于上升梯度不小于1.1%1.1%的最大飞行高度的最大飞行高度例如：某双发机重200klb，收起落架一发失效高度能力22300(表3-7)，放起落架一发失效高度能力5300 (表3-8)● 远航高度↓，远航M数↓，航程↓(在各自的远航高度)例如：某双发机重200klb，全发远航高度/马赫数为36700 /0.8(表3-6)，收起落架一发失效时为23000/0.639(表3-9)，放起落架一发失效时为8000/0.378(表3-9)。

● 双发飞机全发和单发在同一高度巡航时，航程相近中低空)36（（2 2）一发失效后的飘降）一发失效后的飘降巡航中一台发动机失效，工作发设为最大连续状态最大连续状态MCTMCT，平平飞减速至有利飘降速度飞减速至有利飘降速度，然后保持该速度作等表速下降等表速下降至较低高度的过程该速度略小于VMD 飘降升限（飘降升限（Drift down ceilingDrift down ceiling））: :自动改平高度，在该高度上只能以自动改平高度，在该高度上只能以最大升阻比速度平飞最大升阻比速度平飞37飘降升限飘降升限LRCLRC升限升限38FAR 25.123 FAR 25.123 ：一发失效后按净航迹越障：一发失效后按净航迹越障FAR 121.191 FAR 121.191 ：至少满足下列两个条件中的一个：至少满足下列两个条件中的一个 1 1）在航路上，净航迹的梯度必须至少高出所有地形和障碍）在航路上，净航迹的梯度必须至少高出所有地形和障碍物物1000ft1000ft，并且，在着陆机场上空，并且，在着陆机场上空1500ft1500ft的高度，净航迹必须的高度，净航迹必须具有正梯度具有正梯度。

2 2）净航迹必须允许飞机从巡航高度继续飞往可以着陆的机）净航迹必须允许飞机从巡航高度继续飞往可以着陆的机场，以场，以2000ft2000ft越过航线上的所有地形和障碍物，并且，在着陆越过航线上的所有地形和障碍物，并且，在着陆机场上空机场上空1500ft1500ft的高度，净航迹必须具有正梯度的高度，净航迹必须具有正梯度3940飘降性能的确定飘降性能的确定41例：飞机重量200klb, 开始飘降39000ft，改平高度23000ft,确定飘降时间、油耗及前进距离时间47分燃油5000距离265nm39000ft4243● 顺风，航程↑；逆风，航程↓● 侧风，航程↓，(由于需用改变航向法对偏流进行修正)1 1、风的影响、风的影响● 梯度风，使用风速因子表3.3.5 3.3.5 影响航程的重要因素影响航程的重要因素梯度风：风速随高度变化的风 • 选择逆风小或顺风大的高度，风的影响是使航程增大； • 若飞机偏离静风远航高度，改变高度使航程缩短综合考虑以上两方面的影响，适当改变高度，可使航程增大44表中的0表示静风远航高度，其他数据表示偏离远航高度后相当于远航高度上的逆风量。

同一重量下，不同高度，风速如表中所值，则航程相同正值同一重量下，不同高度，风速如表中所值，则航程相同正值代表顺风代表顺风45例：预报FL370逆风40kt,FL350逆风30kt，FL330逆风5kt, FL310无风，飞机重量190klb,确定最佳巡航高度FL370当量风=-40-0=-40kt FL350当量风=-30-6=-36ktFL330当量风=-5-17=-22kt FL310当量风= 0-29=-29kt最佳高度为FL330462、气温的影响气温增加，航程减小，航时缩短3、起落架的影响放起落架，远航高度/马赫数减小，航程航时缩短4、飞行高度偏离远航高度偏离最佳高度，航程航时缩短14)473.3.6 3.3.6 空中等待飞行（久航飞行）空中等待飞行（久航飞行）久航飞行是指小时燃油消耗量最小，空中持续飞行时间最长的飞行状态，常用于等待飞行以VMD (Kmax)对应的M数飞行，Ch最小，出于稳定性操纵性考虑，实际等待速度大于该值483.3.7 3.3.7 运输飞行的经济性运输飞行的经济性● 运输成本构成总成本总成本= =间接营运成本（间接营运成本（IOC) + IOC) + 直接营运成本（直接营运成本（DOC)DOC)IOC：地面资产的维护、折旧、服务、管理、销售等费用，这部分成本与飞行无直接关系。

DOC：一次飞行的总费用，包括：燃油费、飞机折旧费、技术服务维修费、机组和机上人员计时工资、保险费以及航空港使用费等DOC与飞行直接有关，如不进行该航班飞行，则无这部分费用● ● 直接营运成本直接营运成本DOC – Direct Operating CostDOC – Direct Operating CostC时：时间成本，除油费外，每小时支付的费用($/hour)C油：燃油成本，(cents/pound)DOC=Q油+Q时+Q定 = C油×W油 + C时×T + Q定49时间成本时间成本•机组•飞机租赁•维护–机体材料保养、检查、替换和维修工时–发动机材料保养、检查、替换和维修工时•其它•确定其具体大小较为困难燃油成本燃油成本•特定燃油单价或平均单价•确定其具体大小较为容易5051DOC随M数的变化经济巡航：DOC最低对应的巡航状态经济经济M M数：数：DOCDOC最低最低对应的对应的M M数数. .DOCQ油Q时M经济MDOCQ定MMRC● 成本指数CI – Cost IndexCICI大，说明时费高或油价低，大，说明时费高或油价低，M M经济经济大大CICI小，说明时费低或油价高，小，说明时费低或油价高，M M经济经济小小CI=0CI=0，，说明不计时间成本，说明不计时间成本，M M经济经济=M=MMRCMRCCI=999CI=999，，M M经济接近经济接近MmoMmo（（ MmoMmo －－0.020.02））成本指数成本指数CI = CI = 时间成本时间成本/ /燃油成本燃油成本 = C= C时时/C/C油油。

52Economy Speed Sample CalculationEconomy Speed Sample Calculation• •767-200 at 35,000 feet767-200 at 35,000 feet• •Weight - 310,000 poundsWeight - 310,000 pounds• •Time-related costs - $500/hourTime-related costs - $500/hour• •Fuel costs - $.10 per poundFuel costs - $.10 per pound100 NM100 NMMachTime (hour)Fuel (pound)Time CostFuel CostTotal Cost.83.2092,451105245$350.81.2142,294107229$336.79.2202,235110224.77.2252,230113223$336.75.2312,242116224$340$33453确定成本指数的方法确定成本指数的方法•确定与典型LRC巡航状态相近的CI，然后以此为基础根据飞行任务确定合适的CI。

较易)•根据定义进行计算，先确定时间相关项目，得出时间相关成本和燃油相关成本最后得到CI较难)54Typical CI for Boeing AirplanesCruise mach numberCruise mach numberFuel mileageFuel mileage(miles per gallon)(miles per gallon)Typical airline Typical airline values (737)values (737)0 0101030303535LRCLRCMRCMRC(747)(747)0 025258080140140(757)(757)0 01515505070700 0(767)(767)1515555580800 0(777)(777)909015015018018055● ● 经济航程和商载航程图经济航程和商载航程图最大商载范围：该范围内，要增加航程，只需增加燃油经济航程：在最大商载、最大起飞重量条件下可获得的最大航程也称最大商载航程最大燃油范围：该范围内，要增加航程，只能减小商载以增加燃油转场航程范围：该范围内，要增加航程，只能减小商载以减小起飞重量。

W商W商MAXW油W油MAXW起W起MAXL经济Max payload rangeMax fuel rangeFerry range56结论：结论：航班飞行应在飞机的经济航程以内进行经济航程以内，可以用成本指数来确定经济马赫数大小经济航程以外，选择MRC巡航较为经济最大零燃油重量限制最大松刹车重量限制最大燃油限制最大商载航程转场航程商载航程图 – Payload-Range Graph重量航程57本章小结1 1 上升性能上升性能2 2 两种巡航方式两种巡航方式MRCMRC、、LRCLRC的特点及区别的特点及区别3 3 一发失效的飞行性能一发失效的飞行性能4 4 单发飘降的程序及越障要求单发飘降的程序及越障要求5 5 风速因子风速因子6 6 成本指数的含义成本指数的含义7 7 三个航程范围三个航程范围58。