飞机性能详解课件.ppt

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1、737飞机性能详解,737飞机性能详解737飞机性能详解飞机文件适航：AFM运行：波音 FPPM、OM；空客 FCOM物理方面条例方面运行方面介绍,飞机文件适航：AFM运行：波音 FPPM、OM；空客 FCOM物理方面条例方面运行方面,介绍,国际标准大气层ISA,通用,压力模型假设一定体积的空气处于静态平衡之中，空气静力学公式给出,通用,气体状态方程给出,通用性能,压力模型续,压力模型续,压力模型续,密度模型,通用性能,通用性能,国际标准大气表,通用性能,高度测量原理,压力面：外界压力测量的层面（实际飞机位置）,参考压力面：飞行员通过高度表压力设置旋钮选择的压力,通用性能,高度测量原理续,压力

2、设置和指示高度向同一方向移动；高度测量的目的是在飞机与地面之间保持相应的裕度，因此通过高度表压力设置旋钮可以选择不同的实际压力设置。,高度测量原理续,QFE：是机场参考点的压力，使用QFE设置，高度表指示高于机场参考点的高度。QNH：是平均海平面压力。通过对机场参考点压力的测量并移动到平均海平面，在此假设标准的压力变化规律，我们可以计算出QNH。使用QNH设置，高度表指示高于平均海平面的高度（如果温度是标准温度），因而当在机场平面处于ISA状态时，高度表指示真实地形高度。,通用性能,高度测量原理续,Standard：与1013hPa一致。使用Standard设置，高度表指示高于1013hPa等

3、压面的高度（若温度是标准的）。在飞行中，飞机脱离当地压力变化时，此设置提供了飞机间的垂直间隔。,通用性能,高度测量原理续,飞行高度层：选择Standard设置后的指示高度，以除以100后的英尺表示；过渡高度：是一个指示高度，在此高度以上机组必须选择Standard设置；过渡高度层：是在过渡高度以上的第一个可用飞行高度层。,通用性能,高度测量原理续,通用性能,在爬升时QNH与Standard之间的改变发生在过渡高度，下降时发生在过渡高度层。过渡高度一般在SID中给出，过渡高度层由ATC给出。,高度表调定和温度的影响,高度表调定的修正温度的修正 在给定指示高度飞行，真实高度随温度的增加而增加结论：

4、温度越高，你飞得越高；温度越低，你飞得越低,通用性能,ISA及标准气压调定值,高度表调定和温度的影响实例,瑞士SION机场26号跑道ILS进近,通用性能,真高：10500英尺高于平均海平面，8919英尺高于跑道,高度表调定和温度的影响实例,瑞士SION机场26号跑道ILS进近,通用性能,ISA-10：真实高度：16000FT 10500FT指示高度：16600FT 10900FT高度增加：600FT 400FTISA-20真实高度：16000FT 10500FT指示高度：17300FT 11350FT高度增加：1300英尺 850英尺,结论：当温度偏离标准时，高度测量误差增加；由温度引发的高度

5、测量误差与高度成正比。,操作速度,校准空速（CAS）是通过总压Pt和静压Ps的差值获得的,通用性能,操作速度,指示空速（IAS）是由空速指示器指示的速度 IAS=CAS+Ki 其中Ki是仪表修正误差真空速（TAS）：是表示飞机在一个与它周围气团相关的运动的基准系统中的速度。地速（GS）代表的是飞机在固定地面基准系统中的速度。它等于修正了风分量后的TAS地速=真空速+风分量,通用性能,操作速度,马赫数（MACH）是TAS和音速之间的比值 用海里/小时为单位表示的音速为：音速只取决于温度，因此马赫数可表达为：马赫数由测量的总压和静压计算而得显示的真空速由马赫数获得,通用性能,音速为当时飞行高度的音

6、速,SAT=以开氏温度计量的空气静温,真空速的变化,通用性能,图示解释了在以恒定的CAS（300海里/小时）和恒定的马赫数（M0.78）爬升时TAS相对气压高度的变化情况,交叉高度：给定的CAS等于给定的马赫数的高度。,飞行力学,标准升力方程标准阻力方程,通用性能,CL和CD是迎角、马赫数M和飞机形态的函数,飞行力学,升力和阻力方程用马赫数表达 压力比引入升力和阻力方程可得到与气压高度无关的公式,通用性能,飞行限制,飞行中机体必须承受由发动机、空气动力载荷和惯性力等产生的力，过载系数出现并增加飞机的载荷限制过载系数空客飞机,飞机的限制,飞行限制,最大速度最大操作速度限制VMO/MMO襟翼放出速

7、度限制VFE起落架操作速度限制VLO带轮飞行速度限制VLE,飞机的限制,飞行限制,最小速度1、地面最小控制速度当关键发动机失效时仅使用主要空气动力控制保持飞机控制，横向偏移不超过30FT2、空中最小控制速度当一台关键发动机失效时保持飞机的控制并以不大于5度的坡度保持平直飞行VMCA不能超过1.2VS,飞机的限制,飞行限制,最小速度3、最小离地速度飞机速度等于或高于VMU时飞机可以安全离开地面并继续起飞全发最小离地速度一发失效最小离地速度,飞机的限制,飞行限制,失速速度VS1g：对应最大升力系数，n=1VS：对应常规失速，n1 VS=0.94X VS1g,飞机的限制,最大结构重量,飞机重量定义厂

8、商空重MEW：结构、动力装置、装备、系统及其他被看作是飞机整体的设备项目的重量。包括封闭系统中的液体。使用空重OEW：厂商空重加上营运人的项目,飞机的限制,最大结构重量,最大结构起飞重量MTOW是按照空中结构抗荷标准、垂直速度等于-1.83米/秒着陆冲击时起落架和结构的抗荷标准确定的最大结构着陆重量MLW 着陆重量受到垂直速度等于-3.05米/秒的着陆冲击时的载荷限制。这个限制就是最大结构着陆重量。最大结构零油重量MZFW机翼中燃油量最小时，作用在翼根的弯矩最大，所以在油箱中没有燃油时需限制重量。这个限制值被称为最大零油重量。,飞机的限制,最大结构重量,最大结构滑行重量MTW一般由MTOW加上

9、滑行用油得来最小结构重量 申请人选择的最低重量，在AFM手册中可查到，要考虑到阵风和扰动载荷的影响。,飞机的限制,环境包线,气压高度限制温度限制在限制内飞机性能得到确认且飞机系统满足取证要求,飞机的限制,发动机的限制,推力调定及EGT限制起飞推力最大连续推力巡航推力爬升推力,飞机的限制,发动机的限制,考虑：地面加速阶段可能出现关键发动机故障,起飞,起飞速度,起飞操作速度1、发动机故障速度VEF：在这个速度上假定关键发动机故障2、决断速度V1 V1是机组能够决定中断 起飞的最大速度，且可以 保证将飞机停在跑道的限 制范围内。,起飞,起飞速度,起飞操作速度PFD 显示,起飞,起飞速度,抬轮速度VR

10、 是驾驶员开始抬前轮的速度。不得小于V1 不得小于105%的VMCA 能够保证在高于起飞表面35英尺之前就达到V2速度 或以最大适用速率抬前轮可以达到满意的VLOF速度 离地速度VLOF 是指飞机刚刚 升空时的校准空速。,起飞,起飞速度,起飞安全速度V2 是在发动机发生故障时在高出跑道表面35英尺处必须达到的最小爬升速度 V2MIN 不得小于1.13VSR（JAR）或1.2VS（FAR）不得小于1.1VMCA V2 不得小于V2MIN 及 VR加上在起飞跑道表面上空达到35英尺之前获 得的速度增量。最大刹车能量速度VMBE 最大轮胎速度VTIRE,起飞,起飞速度,速度小结,起飞,跑道限制,起飞

11、距离,起飞,飞机性能的研究应用范围-起飞性能,起飞条例 FAR起飞跑道长度（情况1）,1.15倍的实际起飞距离,全发起飞距离（1.15倍实际）,V1,VR,VLOF,35英尺V2+10到25节*随着飞机类 型而变化,飞机性能的研究应用范围-起飞性能,起飞条例 FAR起飞跑道长度（情况2）,一发失效加速走距离,VEF,V1,VR,VLOF,1秒,35英尺V2,飞机性能的研究应用范围-起飞性能,起飞条例 FAR起飞跑道长度（情况3）,一发失效加速-停止距离,VEF,V1,过渡段,RTO过渡结束,停止,1秒,起飞航迹,起飞,起飞航迹第二段爬升梯度需求,起飞,越障 起飞总飞行航迹和净飞行航迹,起飞,越

12、障 起飞安全区 ICAO,起飞,越障 起飞安全区 FAR,起飞,外界影响 1、风 50%实际顶风 150%实际顺风 侧风限制 2、气压高度 3、跑道坡度,起飞,外界影响 温度 对空气动力的影响 对发动机的影响,起飞,外界影响-污染跑道,降雨降雪污染跑道与滑跑道污染跑道定义超过25%的跑道有污泥，积水，松雪，冰或压紧的雪存在毫米污染物深度1毫米 污染物深度超过13毫米禁止起飞滑跑道定义：25跑道上覆盖有冰或压紧的雪存在,外界影响-污染跑道,污染跑道增加的阻力：排开阻力和冲击阻力污染跑道受力分析,全发推力,发动机失效推力,污染物阻力,空气阻力,滚动摩擦力,VHP滑水速度,vR,VLOF,地速,总加

13、速力,外界影响-污染跑道,使用干跑道性能在污染跑道上的表现（全发）767-300，182800公斤，V1=163IAS AFM平衡跑道长度=9520英尺,加速,V1=163,35英尺,V=0,可用跑道长度,干跑道,污染跑道,6毫米,13毫米,裕度15%,裕度5%,外界影响-污染跑道,使用干跑道性能在污染跑道上的表现（一发失效）767-300，182800公斤，V1=163IAS,加速,V1=163,14英尺,V=138,可用跑道9520英尺,V=0,6毫米,加速,V1=163,离地,V=142,V=0,13毫米,外界影响-污染跑道,最小需要干跑道长度,所需污染跑道长度,1.15全发距离,一发失

14、效污染跑道V1调整,1.15全发距离-污染,加速走-污染,加速停-污染,加速走,加速停,距离,V1,V1调整,平衡V1,重量高度温度襟翼,外界影响-污染跑道,一发失效污染跑道重量调整,跑道长度,松刹车重量,固定跑道,FAR干跑道长度,污染跑道长度,高度温度襟翼,外界影响-污染跑道,重量调整表（1000公斤）,外界影响-污染跑道,V1调整表（KIAS）,外界影响-污染跑道,滑跑道-冰或压紧的雪存在对加速走没有影响由于地面摩擦力减少，对加速停影响较大同样需要进行重量及V1的调整使用摩擦力测试车辆或飞行员报告系统来确定跑道摩擦系数，根据摩擦系数进行重量及V1的调整。,外界影响-道面强度,ELEVAT

15、ION 43 M RUNWAY 16L RJAA*FLAPS 01*AIR COND OFF ANTI-ICE OFF TOKYO/NARITA PCN=129F/C/X/T 737-300 CFM56-3-B1 DATED 23-JUL-2002*A*INDICATES OAT OUTSIDE ENVIRONMENTAL ENVELOPE OAT CLIMB WIND COMPONENT IN KNOTS(MINUS DENOTES TAILWIND)C 100KG-10 0 10 20 66A 412 380*/19-19-25 401*/23-23-28 406*/24-24-29 41

16、0*/25-25-30 63A 431 395*/21-22-27 417*/26-26-31 422*/27-27-32 427*/28-28-32 60A 451 410*/23-24-30 432*/28-28-33 438*/29-29-34 443*/30-30-35 57A 471 424*/25-26-32 448*/30-30-36 453*/31-31-37 459*/32-32-38 54 490 435*/25-27-34 462*/32-32-38 468*/33-34-39 475*/35-35-40 51 505 445*/27-29-36 472*/33-34-4

17、0 479*/35-35-41 487*/37-37-42,标准起飞分析表,标准起飞分析表,48 519 454*/28-30-37 482*/35-36-42 490*/37-37-43 497*/38-38-44 45 532 464*/30-31-39 493*/37-37-43 501*/38-39-45 508*/40-40-46 42 545 473*/31-33-40 503*/38-39-45 511*/39-40-46 519*/41-42-48 39 557 481*/32-34-42 512*/39-40-47 520*/40-41-48 528*/42-43-49 36

18、 570 489*/33-35-43 520*/40-41-48 529*/42-42-49 537*/43-44-51 33 582 497*/33-36-44 528*/40-42-49 537*/42-44-51 546*/44-45-52 MAX BRAKE RELEASE WT MUST NOT EXCEED MAX CERT TAKEOFF WT OF 58968 KG MINIMUM FLAP RETRACTION HEIGHT IS 122 M LIMIT CODE IS F=FIELD,T=TIRE SPEED,B=BRAKE ENERGY,V=VMCG,*=OBSTACLE

19、/LEVEL-OFF,*=IMPROVED CLIMB RUNWAY IS 2179 M LONG WITH 0 M OF CLEARWAY AND 0 M OF STOPWAY RUNWAY SLOPES ARE.08 PERCENT FOR TODA AND.08 PERCENT FOR ASDA LINE-UP DISTANCES:30 M FOR TODA,30 M FOR ASDA OBS FROM LO-M/M RUNWAY HT DIST OFFSET HT DIST OFFSET HT DIST OFFSET 16L 3 235 0 5 333 0 9 357 0 12 373

20、 0 12 408 0 15 875 0 17 947 0 18 1389 0,V1的选择,起飞,平衡跑道-起飞性能,平衡跑道长度 加速起飞距离=加速停止距离 然而实际的可用跑道长度通常长于所需的最小平衡跑道长度,-起飞性能,V1速度和跑道长度的关系（固定起飞重量）,平衡跑道长度,平衡跑道长度V1,距离,5000,6000,7000,8000,120,130,140,150,起飞决断速度V1（海里）,所需加速走距离,所需加速停距离,飞机性能的研究应用范围-起飞性能,V1速度的范围（固定的跑道）,飞机重量,增长,V1速度,增长,继续起飞,中断起飞,跑道长度限制重量,平衡跑道限制V1速度,实际起飞

21、重量,最小V1,最大V1,飞机性能的研究应用范围-起飞性能,V1和距离的关系（固定起飞重量）,松刹车,V1,35英尺,停止,小V1,飞机性能的研究应用范围-起飞性能,V1和距离的关系（固定起飞重量）,松刹车,V1,35英尺,停止,平均V1,飞机性能的研究应用范围-起飞性能,V1和距离的关系（固定起飞重量）,松刹车,V1,35英尺,停止,大V1,假设温度减推力和减额定功率起飞1、假设温度方法,起飞,假设温度减推力和减额定功率起飞1、假设温度方法,起飞,这里我们引用CFM56-7B发动机的相关数据加以说明,假设温度减推力和减额定功率起飞好处,起飞,A、减少发动机排气温度裕度的衰减，延长发动机热损件

22、的寿命。B、增加发动机在翼时间，降低发动机燃油流量的衰减，节约燃油成本。C、减少发动机返厂维修率，节约维修成本。D、增加发动机可靠性，减少空中停车率，增加签派放行率。,假设温度减推力是保守的,起飞,假设温度减推力和减额定功率起飞2、减额定功率起飞,起飞,航线上的故障情况,发动机故障,航线上的限制,剩余发动机选择最大连续推力最大升阻比速度,飞机性能的研究应用范围-巡航性能,一发失效飘降剖面,一发失效,1.设置MCT推力,2.保持平飞，减速到飘降速度,3.保持飘降速度,A,B,C,4.从A、B、C中选择一个方案。A.保持速度并随着燃油的消耗进行爬升B.维持平飞并逐步加速到一发失效LRC速度C.下降

23、并立即加速到一发失效LRC速度,航线上的故障情况,发动机故障时的总飘降航迹和净飘降航迹,航线上的限制,飞机性能的研究应用范围-巡航性能,飘降剖面净飞行轨迹-31000英尺到33000英尺,10,20,30,40,50,60,70,80,15,20,25,30,140,160,180,200,220,240,260,1000,2000,3000,4000,5000,6000,发动机失效时的当量重量1000公斤,从发动机失效时的燃油消耗公斤,140,160,180,200,220,240,260,10及以下,15,20,160,140,160,200,200,180,200,220,240,260

24、,发动机失效时重量,发动机失效时当量重量,ISA偏差,压力高度,1000英尺,从发动机失效起的时间,70,0,50,100,50,100,0,100,200,300,400,风海里,顶,顺,从发动机失效时起的地面距离海里,航线上的故障情况,一台发动机故障时的在航线上的越障横向间隔,航线上的限制,航线上的故障情况,一台发动机故障时的在航线上的越障垂直间隔1000英尺,航线上的限制,航线上的故障情况,一台发动机故障时的在航线上的越障确定关键点无返回点A继续点B,航线上的限制,飞机性能的研究应用范围-巡航性能,航线上的故障情况,备降机场,航线上的限制,满足性能要求，满足天气标准,航线上的故障情况,双

25、发飞机60分钟的规定,航线上的限制,航线上的故障情况,四发飞机90分钟的规定,航线上的限制,航线上的故障情况,越障-两台发动机不工作横向间隔规定与一发不工作相同垂直间隔规定与一发不工作相同（没有1000英尺的条件）备降场的规定与一发不工作相同,航线上的限制,航线上的增压故障-航线上的限制,客舱失密紧急下降剖面,失密发生,1.应用氧气面罩，宣布下降,2.在MCP板上选择低的高度，选择LVL CHG，推力杆放慢车位，伸出减速板,3.进行速度和改平高度的调整,4.下降到10000英尺改平,航线上的增压故障-航线上的限制,不同下降方式的下降剖面的对比,5000,10000,15000,20000,25

26、000,30000,35000,40000,0,25,50,75,100,125,150,175,200,767-300ER/PW4060初始重量155000公斤,飘降MAX L/D,正常下降,紧急下降VMO/MMO,高度英尺,航程海里,航线上的故障情况,空中客舱增压故障,航线上的限制,航线上的故障情况,氧气系统的限制,航线上的限制,航线上的故障情况,性能的限制,航线上的限制,航线上的故障情况-增压故障-,最小飞行高度MOCA（最低越障高度）MORA（最低偏航高度）MEA（最低航路高度）MGA（最低网格安全高度）地形图,航线上的限制,航线上的故障情况-增压故障,越障,航线上的限制,航线上的故障

27、情况,航线研究,航线上的限制,着陆限制,可用着陆距离-着陆航迹下没有障碍物,航线上的限制,飞机性能的研究应用范围-着陆性能,飞机着陆所需跑道长度,拉平,过渡,刹车段,停止,拉平：50英尺到接地,过渡：接地到刹车应用,完全刹车段：完全刹车应用到停止,VAPP=VREF=1.23VS1G,67%,FAR干跑道着陆所需跑道长度,FAR湿跑道着陆所需跑道长度,15%,飞机性能的研究应用范围-着陆性能,若着陆重量超出表中经过坡度和风的修正后的重量，等待至少58分钟并在下一个起飞前检查轮胎热熔塞没有融化。,每1%的上坡增加2800磅每1%的下坡减4200磅每10海里顶风增加7200磅每10海里顺风减310

28、00磅,飞机性能的研究应用范围-着陆性能,着陆爬升需求：近进爬升梯度：,近进襟翼起落架收上一发失效复飞推力,2发：2.1%3发：2.4%4发：2.7%,着陆爬升梯度：,着陆襟翼起落架放下全发推力,2发：3.2%3发：3.2%4发：3.2%,巡航,燃油里程,巡航,SFC=燃油流量/可用推力 单位：KG/H.N（公斤/小时/牛顿）代表每个推力单位的油耗,SR取决于空气动力特性（马赫数和L/D）、发动机性能（单位燃油消耗量SFC）、飞机重量和海平面的音速（a0）,巡航,燃油里程,巡航,巡航,速度的优化,巡航,巡航,速度的优化随着燃油的消耗，SR及MMR的变化,巡航,巡航,速度的优化气压高度的影响,巡

29、航,巡航,速度的优化远程巡航马赫数LRC,巡航,巡航,速度的优化远程巡航马赫数LRC,巡航,巡航,速度的优化经济巡航马赫数,巡航,巡航,速度的优化经济巡航马赫数,巡航,巡航,速度的优化成本指数,巡航,巡航,速度的优化恒定马赫数,巡航,巡航,高度的优化最佳巡航高度恒定马赫数,巡航,巡航,高度的优化最佳巡航高度恒定马赫数,巡航,巡航,高度的优化最佳巡航高度恒定马赫数,巡航,巡航,风的影响,巡航,巡航,风的影响,巡航,巡航,风的影响,巡航,最大巡航高度-在恒定高度上的极限马赫数,巡航,最大巡航高度,巡航,航线机动限制-升力的范围,巡航,航线机动限制-升力的范围,巡航,航线机动限制-抖振现象,低速抖振

30、-马赫数下限,巡航,航线机动限制-抖振现象,高速抖振-马赫数上限,巡航,航线机动限制-抖振极限,机动飞行时，飞机受过载系数的影响转弯时过载系数主要取决于坡度角,巡航,航线机动限制-抖振极限,在升力极限,巡航,航线机动限制-抖振极限,气压高度的影响在PA1:nmax=1.3可以承受1.3的过载系数或进行40坡度的转弯而不会发生抖振,巡航,航线机动限制-抖振极限,1.3g抖振极限高度-为了保持最大的抖振余度并确保好的飞机机动性，需确定一个可以接受的过载系数极限，低于它时，永远也不会发生抖振。,巡航,航线机动限制,远程巡航最大飞行高度表Max Cruise ThrustISA+10C and bel

31、ow,巡航,巡航优化-阶梯爬升,巡航,巡航表,巡航,飞行力学,爬升,飞行力学,爬升,飞行力学,爬升,飞行力学,速度的极曲线,爬升,影响因素,高度的影响温度的影响 重量的影响风的影响,爬升,爬升应用,爬升速度,爬升,爬升应用,最大梯度爬升-最大升阻比速度最大爬升率爬升-最小成本爬升,爬升,爬升图表,爬升,爬升应用,客舱高度的上升,爬升,飞行力学,下降/等待,下降的方程式,下降/等待,下降的方程式,下降/等待,飞行力学,速度的极曲线,下降/等待,飞行力学,影响因素-高度的影响,下降/等待,飞行力学,影响因素-温度的影响（不显著）,下降/等待,飞行力学,影响因素-重量的影响,下降/等待,飞行力学,影

32、响因素-风的影响,下降/等待,下降的应用,下降速度-以给定的马赫数/指示空速进行下降,下降/等待,下降的应用,下降速度-以最小梯度下降（飘降）：最大升阻比速度-以最小速率下降：没有意义-以最小成本下降：-紧急下降：MMO/VMO,下降/等待,下降的图表,下降/等待,客舱高度的下降,下降/等待,燃油政策,典型任务剖面-飞行任务,1,2,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1.滑出2.起飞到35英尺3.爬升到1500英尺，加速 到250海里4.以250海里速度爬升到 10000英尺 5.加速到航线爬升速度6.爬升7.巡航8.下降到1500英尺9.进近和着陆10.滑入,飞行时间和燃油,轮挡时间和燃油,燃油政策,典型任务剖面-备降和保留燃油,1,2,3,4,5,1.复飞2.经济爬升3.LRC巡航4.经济下降5.进近着陆6.在1500英尺高度30分钟等待,6,保留燃油=10%的飞行用油,有关机型资料,有关机型资料,有关机型资料,谢谢！,