飞行力学-第3章 飞行性能和飞行品质.ppt

第3章 飞行性能和飞行品质3.1 飞行性能3.2 飞行品质飞行器的飞行性能是评价飞行器优劣的主要指标 主要是指飞行器的飞行能力3.1 飞行性能3.1.1 飞机飞行性能1、速度性能• 最大平飞速度(Vmax) ü 飞机的最大平飞速度是在发动机最大功率（或最大推力 ）时飞机所获得的平飞速度 ü 影响飞机最大平飞速度的主要因素是发动机的推力和飞 机的阻力由于发动机推力、飞机阻力与高度有关，所以 在说明最大平飞速度时，要明确是在什么高度上达到 • 最小平飞速度(Vmin) ü 当飞机速度减小到某个程度时，机翼已经达到临界迎角， 进一步增加迎角将机翼失速，此时的速度称为最小平飞速 度或失速速度 ü 飞机在一定高度上保持水平飞行的最小速度飞机的 Vmin越小，起飞与着陆距离就越短，盘旋时的转弯越容易 • 巡航速度(Vc)ü 巡航速度是指发动机每千米消耗燃油最少情况下的飞行速 度 Vc一般为最大平飞速度的70%-80%这时飞机的飞行 最经济，航程也最大，发动机也 不大“吃力”对于运程 轰炸机和运输机，巡航速度也是一项重要的性能指标其 单位也是km/h ü 通常飞机不用最大平飞速度长时间飞行，因为耗油太多， 而且发动机容易损坏，缩短使用寿命。

除作战或特殊需要 外，一般以比较省油的巡航速度飞行1、速度性能2、高度性能• 爬升率（VL) 飞机的爬升率是指单位时间内飞机所上升的 高度（即飞行速度的垂直分量），其单位是m/min或m/s • 爬升率大，说明飞机爬升的快，上升到预定高度所需的时 间短爬升率是歼击机的一项重要性能 • 爬升率与飞行高度有关随着飞行高度的增加，空气密度 减少，发动机推力降低，所以爬升率随着高度的增加而减 少一般最大爬爬升率在高度为海平面高度时 • 爬升率的大小主要取决与发动机推力的大小当歼击机的 最大爬升率较高时，就可以在战斗中迅速提升到有利的高 度，对敌机实施攻击，因此最大爬升率是衡量歼击机性能 的重要指标之一1、速度性能2、高度性能• 升限（Hm) • 飞机上升所能达到最大高度，叫做上限升限”对战斗 机是一项重要性能歼击机升限比敌机高，就可以居高 临下，取得主动权 • 飞机的升限有两种一种叫理论升限，它指爬升率等于 零时的高度，没有什么实际的意义；常用的是实用升限 所谓实用升限就是飞机的爬升率等于5m/s时的高度 此外还有动力升限，它是靠动能向上冲而取得最大高度 的一般创纪录的是指动力升限。

2、高度性能飞机的静升限 Ø 一架飞机能飞多高的一个指标在一定飞行高度上，只 要平飞速度小于该高度上的最大平飞速度，则飞机一定具 有未被利用的剩余推力ΔF，可用来供飞机作等速爬升用 一方面，当飞机重量一定时，飞行高度增加，飞机迎角以 及升力系数必须增加，因而飞机的阻力迅速增大； Ø 另一方面，发动机的推力随飞行高度的增加却迅速减小 ，故使飞机的剩余推力ΔF下降得很快换句话讲，飞机的 垂直 上升速度随高度的增加迅速减小对于垂直上升速度 等于零的最大平飞飞行高度，称为飞机的理论静升限（高 度）常用的“实用静升限”，即为对应于垂直上升速度为 5m/s时的最大平飞飞行高度3、续航性能• 航程（L）及续航时间 • 航程是指飞机一次加油所能飞越的最大距离以 巡航速度飞行可取最大航程增加航程的主要办 法是多带燃料、减少发动机的燃料消耗和增大升 阻比K • 航程远，表示飞机的活动范围大对军用飞机来 说，可以直接威胁敌人的战略后方，远程作战能 力强；对民用客机和运输机来说，可以把客货运 到更远的地方，而减少中途停留加油的次数2、高度性能• 作战半径（Rmis) 飞机从某一机场起飞，执行作战任务后再返回原机场，机 场至该空域的水平距离就是作战半径。

理论上作战半径应 该是航程的一半但因飞机在最远点处要执行作战任务， 消耗燃料，缩短直线航程，故一般规定作战半径等于航程 的25%-40% • 续航时间(T)飞机耗尽燃料所持续飞行的时间续航时间是在最大燃油 量和最小耗油率下取得的4、机动性能飞机的机动性 是指飞机改变飞行速度、飞行高度和飞行方向的能 力，相应地称之为速度机动性（切向机动性）、高 度机动性和方向机动性（法向机动性）改变飞机运动状态的控 制力是空气动力和发动 机推力的合力，控制力 越大，改变飞机的运动 状态就越容易，机动性 越好描述控制力大小 的参数是过载n过载系数:作用在物体上的全部表面力的合力与该物体的 瞬时质量m 在地面上的称重值（G0≈mg0）之比值，即：4、机动性能飞机的机动性主要由发动机性能（推力的大小）和 飞机气动外形（升力的大小）决定 飞机的机动动作主要包括俯冲、跃升、筋斗、水平 盘旋、过失速机动等• 飞机科目一般包括飞机的起飞、着陆，直 线飞行（平飞、上升和下滑）和曲线飞行 （或称机动飞行） 4、机动性能• 飞机的起飞和着陆是飞行最基本的科目飞机在 这时是作变速运动 • （1）飞机的起飞 • 飞机从静止开始滑跑离开地面，并上升到h高度的 加速运动过程，叫做起飞。

飞机离地升空需要足 够的升力；要获得足够的升力，就需要通过加速 滑跑来增加飞机的速度现代喷气式飞机的起飞 过程分成两个阶段：（1）地面加速滑跑；（2） 加速上升到安全高度4、机动性能飞机的起飞和着陆 （2）飞机的着陆 飞机的着陆同起飞相反，是一种减速运动一般 可分为五个阶段：下滑、拉平、平飞减速、飘落 触地和着陆滑跑4、机动性能降落之前，飞机大约在300m左右的高度上飞行 员放下起落架,而在200m左右的高度上放下襟翼 ,同时发动机转速减小到最小转速,并使飞机转 入下滑状态 4、机动性能飞机按一定的轨迹作高度、速度和方向等不断变化的 飞行叫做机动飞行（或特技飞行） （1）盘 旋 飞机在水平面内所作的等速圆周飞行叫做盘旋通常把坡度小于45 的盘旋叫小坡度盘旋 ；大于45的盘旋叫 大坡度盘旋盘旋和 转弯的操纵动作完全 相同，只是转弯的角 度不到360°而已 4、机动性能• （2）筋 斗 • 飞机在铅垂平面内作轨迹近似椭圆，航迹方向改 变360°的机动飞行为筋斗飞行，如图2.34所示 筋斗飞行由爬升、倒飞、俯冲、平飞等动作组成 ，它是衡量飞机机动性的基本指标之一完成一 个筋斗所需的时间越短，机动性越好。

要实现筋 斗飞行，飞行员应先加油门，增加速度，然后拉 杆使飞机曲线上升；飞过顶点后，减小油门，继 续保持拉杆位置，飞机开始曲线下降，最后改为 平飞翻筋斗时，过载系数可达到6G4、机动性能4、机动性能• （3）战斗转弯 • 飞机在迅速作180转弯的同时，又尽可能地增 加高度的飞行，称为战斗转弯又叫急上升转弯 如图2.35所示空战中为了夺取高度优势和占 据有利方位，常用这种机动飞行动作除了采用典型的操纵滚 转角的方法外，为了缩 短机动时间还可采用斜 筋斗方法进行战斗转弯 战斗转弯时，过载系 数可达3～44、机动性能• （4）俯 冲 • 俯冲是飞机沿较陡的倾斜轨迹作直线加速下降飞 行俯冲的飞行轨迹与地面的夹角叫俯冲角，通常 为30 4、机动性能在战斗飞行中，俯冲常 用来攻击下面的敌机或 地面目标在已取得高 度优势的情况下，也常 用在以在短时间内迅速 将高度优势转变为速度 优势急俯冲拉平时， 过载最大，甚至会达到 7-8，对飞机结构和飞 行员造成严重过载4、机动性能过失速机动就是飞机在超过失速迎角之后 ，仍然有能力完成可操纵的战术机动它 主要用在为占据有利位置的机动飞行中 失速迎角：失速过程与飞机的飞行姿态和 迎角有线性关系，所以通常也用飞机失速 时的临界迎角表示该飞机的机动能力，这 就是失速迎角。

4、机动性能4、机动性能战斗机的敏捷性是关于飞机机动性和机动能力变化 的综合评价，是飞机改变机动状态和转换机动平面 的能力简单地说就是指飞机从一种姿势快速转变 到另一种姿势的能力敏捷性衡量飞机敏捷性有多种方法，其 中一种是利用飞机的加速性、爬 升速度、稳定和瞬时盘旋角速度 、滚转速度等指标在单位时间内 的变化率强调了其时间特性， 是反映其快速改变机动状态，而 非描述其机动状态 从飞行力学的角度讲．所谓敏捷性，其实就是 飞机机动性对时间的导数敏捷性是飞机飞行状态的变化率，它反映了飞 机在训练、表演、空战中获得最大机动性的能力 ．它突出了飞机在机动性能的基础上飞机操稳性 及其对指令的响应．是飞机常规机动性、非常规 机动和控制性能的集合飞机敏捷性不同．其空战的作战能力就不同， 由此我们可以说，战斗机敏捷性是衡量其作战能 力的重要因素敏捷性3.2 航空器稳定性与操纵性 • 飞机在飞行过程中，经常会受到各种各样的干扰 ，这些干扰会使飞机偏离原来的平衡状态，而在 干扰消失以后，飞机能否自动恢复到原来的平衡 状态，这就涉及飞机的稳定或不稳定的问题 3.2.1 飞机稳定性3.2.1 飞机稳定性3.2.1 飞机稳定性• 1、飞机的纵向稳定性 • 当飞机受微小扰动而偏离原来纵向平衡状态(俯仰 方向)，并在扰动消失以后，飞机能自动恢复到原 来纵向平衡状态的特性，叫做飞机的纵向稳定性 。

在飞行过程中，作用于飞机的俯仰力矩主要是 机翼力矩和水平尾翼力矩当飞机的迎角发生变 化时，在机翼和尾翼上都会产生一定的附加升力 ，这个附加升力的合力作用点称为飞机的焦点 如图2.37所示 3.2.1 飞机稳定性3.2.1 飞机稳定性• 1、飞机的纵向稳定性 • 当飞机受到扰动而机头上仰时，机翼和水平尾翼 的迎角增大，产生一个向上附加升力，如果飞机 重心位于焦点位置的前面，则此向上的附加升力 会对飞机产生一个下俯的稳定力矩，如图2.38(a) 所示，使飞机趋向于恢复原来的飞行状态反之 ，当飞机受扰动而机头下俯时，机翼和水平尾翼 的迎角减小，会产生向下的附加升力，此附加升 力对重心形成一个上仰的稳定力矩，也使飞机趋 向于恢复原来的稳定状态3.2.1 飞机稳定性• 1、飞机的纵向稳定性 • 飞机的纵向稳定性主要取决于飞机重心的位置， 只有当飞机的重心位于焦点前面时，飞机才是纵 向稳定的；如果飞机的重心位于焦点之后，飞机 则是纵向不稳定的，如图2.38(b)所示重心前移 可以增加飞机的纵向静稳定性，但并不是静稳定 性越大越好例如，静稳定性过大，升降舵的操 纵力矩就难以使飞机抬头因此，由于重心前移 使稳定性过大，会导致飞机的操纵性变差。

3.2.1 飞机稳定性3.2.1 飞机稳定性• 2、飞机的方向稳定性 • 在飞行中，飞机受到扰动以至于方向平衡状态遭到破坏， 而在扰动消失后，飞机如能催向于恢复原来的平衡状态， 就具有较好的方向稳定性飞机主要靠垂直尾翼的作用来 保证方向稳定性方向稳定力矩是在侧滑中产生的飞机 主要靠垂直尾翼的作用来保证方向稳定性方向稳定力矩 是在侧滑中产生的飞机的侧滑飞行是一种既向前、又向 侧方的运动，此时，飞机的对称面和相对气流方向不一致 如图2.39(b)所示飞机产生侧滑时，空气从飞机侧方吹来 ，这时，相对气流方向和飞机对称面之间就有一个侧滑角 相对气流从左前方吹来叫左侧滑；相对气流从右前方吹 来叫右侧滑3.2.1 飞机稳定性3.2.1 飞机稳定性• 3、飞机的横侧稳定性 • 在飞行中，飞机受扰动以致横侧平衡状态遭到破坏，而在 扰动消失后，如飞机自身产生一个恢复力矩，使飞机恢复 原来的平衡状态，就具有横侧稳定性；反之，就没有横侧 稳定性在飞行过程中，使飞机自动恢复原来横侧平衡状 态的滚转力矩，主要是由机翼上反角、机翼后掠角和垂直 尾翼是作用产生的飞机受扰动以致横俱，J向平衡状态 遭到破坏，而在扰动消失后，如飞机自身产生一个恢复力 矩，使飞机趋向于恢复原来的平衡状态，就具有横侧向稳 定性。

反之，就没有横侧向稳定性在飞行过程中，使飞 机自动恢复原来横侧向平衡状态的滚转力矩，主要是由机 翼上反角、机翼后掠角和。