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飞 机 性 能 工 程,第2章 分析飞机性能的主要方法,飞 机 性 能 工 程,,,airplane performance engineering,分析性能的方法,中国民航大学空中交通管理学院航务系,,第2章 分析飞机性能的,,主要方法,2.1、推力法（重点）,,2.2、功率法,,2.3、能量高度法,,2.4、解析法,§1 推力法,推力法的要点是按,定常,飞行条件，计算并绘制成飞机的,所,需推力,曲线和发动机提供的,可用推力,曲线图，分析并确定飞机定常飞行性能的一些特定参数的近似值关键：找出推力--速度关系、阻力--速度关系曲线§1 推力法,1、定常直线飞行所需推力曲线,Four forces act on aircraft,§1 推力法,1、定常直线飞行所需推力曲线,§1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,Level Flight:,§1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,定常平飞所需推力：,§1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,作图方法：,,给定,W,、,H,P,、ISA+ΔT、重心位置，可以按步长给出若干个,M,，,,先求出对应升力系数,C,L,；,,然后从极曲线中查出C,D,（修正：,C,D,=,C,Dpolor,+Δ,C,DRe,+Δ,C,DCG,)；,,求出κ=C,L,/C,D,,求出,F,RE,=W/κ,,做,F,RE,—M图,§1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,§1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,§1 推力法,1、定常平飞所需推力曲线,M,E,—有利马赫数,,V,E,—有利速度,,绿点速度,F,RE,=,W,/,κ,，,,κ,max,,对应(F,RE,),MIN,§1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,,重量：,,W,增大，,F,RE,增大；,W,增大，所需升力增大，,C,L,不变，,V,增大。

F,RE,=,W,/,κ,§1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,高度,对于F,RE,-V,E,曲线，,,保持同样的1/2ρ,o,V,E,2,，迎角不变，阻力不变，不同高度都是一条曲线§1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,broken line: compressibilityreal line: no compressibility,,高度,对于F,RE,-V,T,曲线,,高度增加，相同动压，,真空速增大,，,,空气的压缩性使阻力系数增大，,所需推力增大§1 推力法,2、定常平飞所需推力的影响因素,构型：,Broken lines represent gear down,放下起落架、襟翼、扰流板等增大阻力§1 推力法,3、可用推力曲线,,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V,Fav,高度升高,§1 推力法,4、推力曲线,剩余推力,：,§1 推力法,5、特征速度——最大速度,最大速度（推力）：,,,高度：高度增加，最大速度减小,,,重量：重量增大，最大速度减小,§1 推力法,5、特征速度——最小速度,最小速度：,,,低空:失速限制,,高空,:,动力限制,,,高度影响：高度增大，最小速度增大,,重量影响：重量增大，最小速度增大,§1 推力法,5、特征速度——有利速度,,重量的影响,,高度（Ve、V,T,）的影响,,两个速度区,M,E,—有利马赫数,,V,E,—有利速度,,绿点速度,§1 推力法,5、特征速度——久航速度,燃油消耗率为常数时，阻力最小，则燃油流量最小。

给定燃油量情况下，飞机可以平飞的航时最长§1 推力法,5、特征速度——远航速度,当,V,/,D,最大时，燃油里程最大，给定燃油量情况下，可以平飞航程最长§1 推力法,5、特征速度——陡升速度,绿点速度,,有利速度,,久航,速度,Δ,F,越大,爬升梯度越大,,飞机轨迹最陡，有利于越障可用推力大于所需推力,，即Δ,F,>0，则航迹角,θ,>0，飞机将,定常爬升,此时，发动机往往采用,最大爬升推力或最大连续推力,；,,可用推力等于所需推力,，即Δ,F,＝0，则航迹角,θ,＝0，飞机将作,等速平飞,此时，发动机推力应按飞行速度大小的要求进行调节；,,可用推力小于所需推力,，即Δ,F,<0，则航迹角,θ,<0，飞机将,定常下降,此时，发动机往往采用,慢车推力,§1 推力法,6、定常飞行状态的确定,定常直线运动状态下：,第2章 分析飞机性能的,,主要方法,2.1、推力法（重点）,,2.2、功率法,,2.3、能量高度法,,2.4、解析法,,§2 功率法,1、功率曲线,Available Power & Required Power,Residual Power,适用于发动机特性用功率表示的飞机（螺旋桨飞行）,§2 功率法,1、功率曲线,Available Power,Required Power,功率曲线在推力曲线的基础上，多乘了一次速度。

§2 功率法,1、功率曲线,Available Power,Required Power,§2 功率法,2、剩余功率与爬升能力,可用功率大于所需功率，即ΔN>0，则航迹角θ>0，飞机将定常爬升；,,可用功率等于所需功率，即ΔN＝0，则航迹角θ＝0，飞机将作等速平飞；,,可用功率小于所需功率，即ΔN<0，则航迹角θ<0，飞机将定常下降§2 功率法,2、剩余功率与爬升能力,爬升率d,h,/d,t,（垂直速度、R/C）,§2 功率法,3、,特征速度——,快升速度,r/c,=,V,sin,θ,=Δ,N,/,W,当,W,一定时,,,(Δ,N,),max,时，(,r/c,),max,---,快升速度,(Δ,N,)max,§2 功率法,3、,特征速度,陡升速度,§2 功率法,3、快升速度,与陡升速度,快升速度>陡升速度,§2 功率法,3,、特征速度——,准经济,速度,功率曲线中所需功率最小的速度图中的C点，记为VQE§2 功率法,3,、特征速度——久航速度,燃油消耗率为常数时，,所需功率越,小，则燃油流量,越,小给定燃油量情况下，飞机可以平飞的航时最长§2 功率法,3,、特征速度——,有利速度、远,航速度,,燃油消耗率为常数时，,所需推力越,小，则燃油,里程越大,。

给定燃油量情况下，飞机可以平飞的航,程,最长§,2,,推力法与功率,法,特征点总结,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第2章 分析飞机性能的,,主要方法,2.1、推力法（重点）,,2.2、功率法,,2.3、能量高度法,,2.4、解析法,,§3 能量法,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，消耗燃油产生能量用于解决速度和高度都有变化的问题§3 能量法,It represents the airplane’s,potential flight altitude ability,.,1、能量高度,§3 能量法,1、能量高度,Constantenergyheightcurve,§3 能量法,1、能量高度,In flight, if the thrust is not equal to the drag, then the airplane’s energy height will be changed.,§3 能量法,2、能量爬升率,能量变化率,上式和定常爬升率计算公式在形式上是一样的，表示能量高度的变化率，故也可以叫它为能量爬升率，即,§3 能量法,3、变速爬升率,§3 能量法,3、变速爬升率,加速因子,§3 能量法,3、变速爬升率,,如果爬升过程中,没有动能变化,，其,加速因子为零,，此即,等速爬升,的情况 ；,,若,加速因子为正,，即有,一部分剩余功率转换成了飞机的动能,，而用于增加,势,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,加速爬升,；,,若,加速因子为负,，即有,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,减速爬升,。

第2章 分析飞机性能的,,主要方法,2.1、推力法（重点）,,2.2、功率法,,2.3、能量高度法,,2.4、解析法,,§4 解析法,1、 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§4 解析法,2. 解析法的优点和局限,具有周密、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。

§4 解析法,3、应用,。