《分析性能的方法》PPT课件.ppt

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分析飞机性能的主要方法法第第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 2.12.1、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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 把飞机定常飞行所需推力（阻力）与发动机可用推力（净推力）进行比较，确定飞机的性能关键：找出推力--速度关系曲线 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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 1、定常平飞需用推力曲线、定常平飞需用推力曲线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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 1、定常平飞需用推力曲线、定常平飞需用推力曲线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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 1、定常平飞需用推力曲线、定常平飞需用推力曲线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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 1、定常平飞需用推力曲线、定常平飞需用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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 1、定常平飞需用推力曲线、定常平飞需用推力曲线作图方法：作图方法：• 给定给定W W、、H HP P、、ISA+ΔTISA+ΔT、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+Δ+ΔC CDReDRe+Δ+ΔC CDCGDCG) )；；• 求出求出κ=Cκ=CL L/C/CD D• 求出求出F FRERE=W/κ=W/κ• 做做F FRERE—M—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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 1、定常平飞需用推力曲线、定常平飞需用推力曲线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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 1、定常平飞需用推力曲线、定常平飞需用推力曲线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/ /κκ，，κκmaxmax, ,对应对应F FREMINREMIN M ME E 把曲线把曲线分成两部分。

分成两部分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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 2、定常平飞需用推力的影响因素、定常平飞需用推力的影响因素 重量：重量： W W 增大，增大，F FRERE增大；增大；W W 增大，所需升增大，所需升力增大，力增大，C CL L不变不变（迎角不变），（迎角不变）， V V 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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 2、定常平飞需用推力的影响因素、定常平飞需用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1/2ρ1/2ρo 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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 2、定常平飞需用推力的影响因素、定常平飞需用推力的影响因素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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 2、定常平飞需用推力的影响因素、定常平飞需用推力的影响因素 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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 3、、可用推力曲线可用推力曲线 发动机的净推力曲线发动机的净推力曲线 在飞行中发动机实际能够提供用于推动飞机前进的推力在飞行中发动机实际能够提供用于推动飞机前进的推力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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 3、、可用推力曲线可用推力曲线影响：影响： 速度 重量 高度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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 3、、可用推力曲线可用推力曲线影响：影响： 温度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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 3、定常飞行状态的确定、定常飞行状态的确定推力曲线：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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 3、定常飞行状态的确定、定常飞行状态的确定Residual Residual ThrustThrustsinsinθθ——爬升梯度爬升梯度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分析飞机性能的主要方法法可用推力大于所需推力可用推力大于所需推力，即，即ΔF>0，，则航迹角则航迹角θ>0，，飞机飞机将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最大爬升推力或最大连续推力连续推力；；可用推力等于所需推力可用推力等于所需推力，即，即ΔF＝＝0，，则航迹角则航迹角θ＝＝0，，飞飞机将作机将作等速平飞等速平飞此时，发动机推力应按飞行速度大小的此时，发动机推力应按飞行速度大小的要求进行调节；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ΔF<0，，则航迹角则航迹角θ<0，，飞机飞机将将定常下降定常下降此时，发动机往往采用此时，发动机往往采用慢车推力慢车推力§1 §1 推力法推力法 3、定常飞行状态的确定、定常飞行状态的确定定常直线运动状态下：定常直线运动状态下：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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 4、特征点、特征点最小速度：最小速度： 高度影响(高度增加，Vmin增大) 重量影响(重量增大，Vmin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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 4、特征点、特征点最大速度（推力）：最大速度（推力）： 高度影响（高度增加，Vmax先增大，后减小） 重量影响（重量增大，Vmax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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 4、特征点、特征点最小阻力速度最小阻力速度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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 4、特征点、特征点 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久航速度：久航速度：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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 4、特征点、特征点 当当V V/ /D D最大时，最大时，燃油里程最大，给燃油里程最大，给定燃油量情况下，定燃油量情况下，可以平飞航程最长可以平飞航程最长最大航程速度最大航程速度（远航速度）：（远航速度）：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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 久航速度久航速度(**不要求不要求**)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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 最大航程速度最大航程速度(**不要求不要求**)求最大航程的速度和迎角：求最大航程的速度和迎角：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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 最大航程速度最大航程速度(**不要求不要求**)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分析飞机性能的主要方法法§1 §1 推力法推力法 5、确定爬升梯度最大的爬升状态、确定爬升梯度最大的爬升状态最小阻力速度最小阻力速度绿点速度绿点速度有利速度有利速度等待速度等待速度ΔΔF F 越大越大, ,爬升梯度越大爬升梯度越大, ,相同速度，爬升率越大，相同速度，爬升率越大，飞机轨迹最陡，有利于越障。

飞机轨迹最陡，有利于越障陡升速度陡升速度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分析飞机性能的主要方法法第第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 2.12.1、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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分析飞机性能的主要方法法§2 §2 功率法功率法 1、功率曲线、功率曲线Available Power & Required PowerResidual Power适用于发动机特性用功率表示的飞机（螺旋桨飞机）适用于发动机特性用功率表示的飞机（螺旋桨飞机）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分析飞机性能的主要方法法§2 §2 功率法功率法 1、功率曲线、功率曲线Available PowerRequired Power功率曲线在推力曲线的基础上，多乘了一次速度。

功率曲线在推力曲线的基础上，多乘了一次速度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分析飞机性能的主要方法法§2 §2 功率法功率法 1、功率曲线、功率曲线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分析飞机性能的主要方法法§2 §2 功率法功率法 2、剩余功率与爬升能力、剩余功率与爬升能力爬升率爬升率d dh h/ /d dt t（垂直速度、（垂直速度、R/CR/C））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分析飞机性能的主要方法法§2 §2 功率法功率法 2、剩余功率与爬升能力、剩余功率与爬升能力可用功率大于所需功率，即可用功率大于所需功率，即ΔN>0，，则航迹角则航迹角θ>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ΔN＝＝0，，则航迹角则航迹角θ＝＝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ΔN<0，，则航迹角则航迹角θ<0，，飞飞机将定常下降。

机将定常下降 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分析飞机性能的主要方法法§2 §2 功率法功率法 3、快升速度、快升速度r/cr/c= =V Vsinsinθθ=Δ=ΔN N/ /W W当当W W 一定时一定时, ,(Δ(ΔN N ) )maxmax时，时，( (r/cr/c) )maxmax------快升速度快升速度(Δ(ΔN N )max)max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分析飞机性能的主要方法法§2 §2 功率法功率法 3、快升速度、快升速度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分析飞机性能的主要方法法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分析飞机性能的主要方法法第第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 2.12.1、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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分析飞机性能的主要方法法§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分析飞机性能的主要方法法§3 §3 能量法能量法It represents the airplane’s 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分析飞机性能的主要方法法§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分析飞机性能的主要方法法§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 airplane’s 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分析飞机性能的主要方法法§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度的变化率，故也可以叫它为能量爬升率，即高度的变化率，故也可以叫它为能量爬升率，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分析飞机性能的主要方法法§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分析飞机性能的主要方法法§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分析飞机性能的主要方法法§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，则，，则，此即此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，则，即有，则，即有一部分剩余功率转换成了一部分剩余功率转换成了飞机的动能飞机的动能，而用于增加位能的功率则减少了，爬升率小，而用于增加位能的功率则减少了，爬升率小于定常爬升时的爬升率，飞机将于定常爬升时的爬升率，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，则，则有，则，则有一部分动能转变成势能一部分动能转变成势能，，爬升角增大，爬升率大于定常爬升时的爬升率，飞机将爬升角增大，爬升率大于定常爬升时的爬升率，飞机将减减速爬升速爬升。

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分析飞机性能的主要方法法§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分析飞机性能的主要方法法§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 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。