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1、性能分析,南京航空航天大学 余雄庆,性能分析,1,概念设计流程,设计要求、适航条例,全机布局设计,发动机选择,机身外形初步设计,机翼外形初步设计,方案分析与评估 重量特性 气动特性 动力特性 性能评估 操稳特性 经济性分析 噪声特性 排放量 可靠性 维修性 机场适应性 ,确定主要参数,尾翼外形初步设计,总体布置,形成初步方案,设计,满足要求？ 方案最优？,Yes,No,分 系 统,初步方案,分析,起 落 架,性能分析,2,性能分析内容,商载航程性能 起飞距离 爬升性能 着陆距离,性能分析,3,性能分析方法,精确方法 根据飞行力学中运动方程（微分方程或积分方程），采用数值方法求解。 基于物理过程
2、的近似方法 根据飞行力学中运动方程，通过近似假设，获得解析公式，进而求出飞行性能。 统计方法 根据大量飞机的试飞数据，归纳出飞机主要设计参数与飞行性能之间的关系（关系式或曲线）。,性能分析,4,商载航程性能,在给定的商载条件下，能飞多远？ 在给定的航程条件下，能容纳多少商载？ 通常用商载航程图来表示该项性能。 商载航程图是航空公司飞机选型的重要依据。,性能分析,5,商载航程图的含义,商载,航程,0,1,2,3,4,5,最大乘客数行李,容积限制的最大商载,最大起飞重量限制,满油,最大载客时对应的航程,性能分析,6,基本 空重,使用项目,最大载客 行李,货物,备用燃油,0,起飞重量,最大起飞重量,
3、基本 空重,使用项目,货物,部分燃油,基本 空重,使用项目,货物,部分燃油,基本 空重,使用项目,设计燃油,基本 空重,使用项目,最大燃油,基本 空重,使用项目,最大燃油,起飞重量,最大载客 行李,最大载客 行李,最大载客 行李,部分载客 行李,起飞重量,商载航程图上关键点重量组成,最大起飞重量,最大起飞重量,1,2,3,4,5,性能分析,7,商载航程性能的计算,较精确的商载航程性能需通过整个飞行任务剖面的分析（航线性能分析）而获得。 航线性能分析包括： 起飞爬升：燃油量 爬升性能：燃油、航程 阶梯巡航 ：燃油、航程 下滑性能：燃油、航程 着陆进近：燃油 备降任务：备用燃油 简化计算方法是采用
4、Breguet航程公式，但误差可能较大。,性能分析,8,商载航程性能的简化计算,Breguet 航程计算公式,其中： V: 是巡航速度（Knots） C: 是发动机耗油率（lb/hr/lb) L/D: 巡航时升阻比 Winitial：巡航起始时的飞机重量 Wfinal： 巡航结束时的飞机重量,可根据使用空重、商载、备用燃油、最大起飞重量和最大燃油量计算出。,性能分析,9,典型商载航程图,A330300的航程能力,性能分析,10,起飞速度的定义,VS失速速度（起飞构型） Vmc最小操纵速度 V1决策速度 VR抬前轮速度,Vmu最小离地速度 VLOF离地速度 V2起飞爬升速度 V2 1.1 Vmc
5、 V2 1.2 VS,性能分析,11,起飞速度的定义,性能分析,12,起飞距离的定义,正常起飞情况： 起飞场长 = 起飞距离1.15 单发失效情况： 继续起飞 从起飞点到临界发动机失效点之间距离，加上从失效点到飞至35ft高度的距离。 中止起飞 从起飞点到临界发动机失效点之间距离，加上从失效点到仅用刹车使飞机停止的地面距离。,性能分析,13,单发失效情况的起飞距离,性能分析,14,“决策速度”和“平衡场地长度”,决策速度 当发动机在大于V1时失效，飞机应继续起飞；发动机在小于V1时失效，应立即关闭所有发动机，刹车减速，停止起飞。速度V1就称为“决策速度”。 平衡场地长度 在V1时刻发觉一台发动
6、机失效后，飞机继续起飞到安全高度上所经过的水平距离，等于在V1时刻放弃起飞，迫使飞机减速停止所需的滑跑距离。,性能分析,15,FAR25要求的起飞距离,性能分析,16,起飞距离计算的基本公式,性能分析,17,起飞距离的近似计算公式,正常起飞距离：,地面滑跑,离地拉升,定姿态爬升,性能分析,18,起飞距离的近似计算公式,平衡场长计算过程 1）求解单发失效临界速度 2） 计算各段距离 3）求和得出平衡场长,6,平衡场长计算公式,性能分析,19,基于统计的起飞距离的估算,性能分析,20,影响起飞距离的因素,发动机推力特性 T Sto 机翼面积 S Sto 起飞重量 Wto Sto 起飞时的升力系数
7、CL Sto 起飞时的阻力系数 CD Sto 机场高度和温度 H Sto ,性能分析,21,爬升性能,爬升梯度为：,T,性能分析,22,爬升性能,爬升阶段的定义,民机的爬升性能要求通常由第二阶段爬升要求决定。,单发停车时的爬升要求,性能分析,23,第二阶段限制重量,起飞重量增加，爬升梯度减小。 当爬升梯度减小到最低容许值时，对应的重量称为第二阶段限制重量SSLW（second segment limiting weight）。 不同的起飞高度，第二阶段限制重量不同。,性能分析,24,第二阶段爬升梯度的校核,给定重量、高度和速度（大于V2）。 计算所需升力。 根据升阻极曲线（第二爬升阶段构型），
8、计算阻力。 计算推力（单发失效，最大连续推力状态）。 计算爬升梯度。,爬升梯度：,性能分析,25,着陆距离的过程,着陆距离进场距离（稳定滑翔）拉平距离（减速滑翔）地面滑行距离,性能分析,26,基于物理过程的着陆距离的近似计算公式,着陆距离组成,滑行时的地面摩擦系数 - 不带刹车 - 带刹车 - 地面条件,* 进场下滑 * 拉飘 * 触地自由滑行 * 刹车减速滑行,着陆距离计算公式,性能分析,27,进场速度,进场速度定义为失速速度的1.3倍。,Vstall为飞机着陆时的失速速度； ML为飞机着陆重量； 为机场空气密度； CLmax为飞机着陆构形时的最大升力系数。,性能分析,28,基于统计方法的着陆距离的估算,着陆距离主要取决于失速速度 与失速速度的平方有近似的线性关系。 计算着陆距离的近似计算： 首先计算失速速度 利用下页给出的统计图，估算着陆距离。,性能分析,29,着陆距离与失速速度之间的统计关系（喷气客机）,性能分析,30,着陆距离与失速速度之间的统计关系（涡桨支线客机）,性能分析,31,课后任务,计算飞机的性能，包括 设计航程 或（商载航程图） 起飞距离 第二阶段爬升梯度 进场速度 着陆距离,性能分析,32,