第四章 飞机性能工程 起飞性能讲义 - B.ppt

1、Page 1,1 起飞简介 场地长度限重 爬升梯度限重 障碍物限重 污染跑道起飞 减推力起飞,第四章 飞机的起飞性能,Page 2,3 爬升限重,在起飞飞行航迹中，飞机需要具有一定的爬升能力，并不仅仅是为了超越障碍物，而是为了应付一些紧急情况（风切变、阵风、下沉气流、紧急上升等）。,1、主要的爬升性能参数,Page 3,3 爬升限重,1、主要的爬升性能参数,1.1 爬升梯度,Page 4,3 爬升限重,1、主要的爬升性能参数,爬升梯度：,Page 5,爬升梯度与剩余推力成正比，与推力、阻力有关（温度、高度、flap、速度）。爬升梯度与飞机重量成反比，重量越大，爬升梯度越小。爬升梯度还与加速因子

2、有关（加速度、动能）。,3 爬升限重,1、主要的爬升性能参数,爬升梯度的影响因素：,Page 6,加速因子的简单计算：,3 爬升限重,1、主要的爬升性能参数,Page 7,3 爬升限重,2、起飞航迹分段,起飞飞行航迹：起飞终点到起飞航迹终点。,Page 8,从离地35ft到起落架收上。,3 爬升限重,3、第一爬升段,Page 9,离地3秒后开始通过液压系统完成收起落架。要求在一台液压泵失效的情况下，能在715秒内完成收起落架过程。在此过程中，飞机应有正梯度。（波音飞机）,3 爬升限重,第一爬升段：从离地35ft到起落架收上。 目的是收起落架，减小阻力。 起飞推力， 襟翼位置不变， 正梯度， 等

3、表速爬升（保持V2）。,3、第一爬升段,Page 10,离地3秒后开始通过液压系统完成收起落架。要求在一台液压泵失效的情况下，能在715秒内完成收起落架过程。在此过程中，飞机应有正梯度。,Page 11,3 爬升限重,4、第二爬升段-等表速爬升段,从收起落架点到总航迹高度不低于400ft处。,Page 12,3 爬升限重,第二爬升段：等表速爬升段爬高，以保证飞行安全。起飞推力,等表速爬升（V2）,4、第二爬升段-等表速爬升段,Page 13,在一发失效情况下的最小总梯度,3 爬升限重,第二爬升段,4、第二爬升段-等表速爬升段,Page 14,3 爬升限重,4、第二爬升段-等表速爬升段,第二爬升

4、段爬升梯度计算：为保守其间，W取起落架刚收上时，FN取第二爬升段结束时一发失效起飞推力；起飞襟翼；起落架收上；,爬升限制的最大起飞重量：飞机重量越大，爬升梯度越小，而FAR-25，规定了最小可用的爬升梯度，这就限制了最大的起飞重量。,Page 15,3 爬升限重,4、第二爬升段-等表速爬升段,第二段爬升限制的最大起飞重量影响因素：,气压高度： 高度越高，推力越小，梯度不变情况下，要求重量减小。 外界温度： 温度高压参考温度时. 防冰和空调引气： 襟翼位置：flap偏度增大，升阻比减小，梯度减小；因此爬升限制时采用小襟翼,教材P104通过迭代计算；图册P47,Page 16,3 爬升限重,4、第

5、三段：平飞加速段,收上襟翼，减小阻力，提高爬升能力。 完成收襟翼时基本达到绿点速度。,Page 17,结构限制VFE：如果开始收襟翼的速度大于VFE，会导致襟翼上气动载荷过大，引起结构损坏。 气动要求：收的太早，可能会导致升力小于重力，使飞机掉高度；收的太晚，则阻力太大，影响飞机的平飞加速。 考虑载荷限制：在襟翼放下时，n2.0。要求飞机有一定的机动能力，可保持正常转弯，而不致出现抖动。,3 爬升限重,4、第三段：平飞加速段,襟翼收放的限制：,VREF=1.3VS : 收缝翼； V=1.3VS+20 : 开始收襟翼； V=1.3VS+40 : 完成收襟翼；此时基本达到绿点速度。,Page 18

6、,Page 19,1500ft,到达入航的速度和高度要求； 以有利速度开始爬升；推力为MCT；,3 爬升限重,4、第四段：最后爬升段,Page 20,Page 21,Page 22,1 起飞简介 场地长度限重 爬升梯度限重 障碍物限重 污染跑道起飞 减推力起飞,第四章 飞机的起飞性能,Page 23,4 障碍物限制的起飞重量,要求：为保证飞行安全，要求飞机一发失效时能安全地超越障碍物。,Page 24,总航迹（理论航迹）：按照飞机公司提供的发动机、机型数据计算出的飞机航迹。 净航迹（实际航迹）：在实际飞行中，由于推力、速度、气象等数据的误差，飞机的实际航迹要低于总航迹。关系：用总航迹中每一点的

7、爬升梯度减去一定的安全余量既得净航迹的爬升梯度。总梯度：总航迹中每一点的爬升梯度。净梯度：净航迹中每一点的爬升梯度。双发飞机：0.8%；三发飞机：0.9%；四发飞机：1.0%；,4 障碍物限制的起飞重量,Page 25,4 障碍物限制的起飞重量,总航迹：,Page 26,4 障碍物限制的起飞重量,净航迹：,Page 27,越障要求：为保证能安全地超越障碍物，FAR规定，飞机的一发失效时起飞飞行净航迹至少要比障碍物高35英尺。在污染跑道起飞时，可减小到15英尺。,4 障碍物限制的起飞重量,Page 28,Page 29,机场的障碍物很多，只有处在一定区域内的障碍物才需要考虑。 ICAO、FAR、

8、CCAR的规定各有所不同。,起飞航迹区(图册P45-1)：,4 障碍物限制的起飞重量,障碍物的获取：,A型图：在垂直方向上以1.2%的梯度向上延伸，低于障碍物限制面的不考虑，穿透障碍物限制面的则标在A型图中。 15公里障碍物图 1 ：100000 图 1 ：50000 图 人工测量障碍物 AIC/AIP,Page 30,爬升方法A： 在400ft改平，加速到绿点速度，再进行爬升，在最后爬升段越障；远距离障碍物越障。,4.1 三种越障方法,4 障碍物限制的起飞重量,Page 31,爬升方法B： 越过障碍物后再改平，加速到绿点速度，再进行爬升；近距离障碍物越障。,4.1 三种越障方法,4 障碍物限

9、制的起飞重量,Page 32,爬升方法C： 越过所有障碍物后再改平（延长第二爬升段），加速到绿点速度，再进行爬升；中距离、近距离障碍物越障。,4.1 三种越障方法,4 障碍物限制的起飞重量,Page 33,最大改平高度,4.1 三种越障方法,4 障碍物限制的起飞重量,Page 34,Acceleration Height(level-off height),Minimum Acceleration Height 400feet,Maximum Acceleration Height,Extended Second Segment,Maximum continuous thrust,Page 3

10、5,4.1 三种越障方法,4 障碍物限制的起飞重量,Page 36,几何高度与气压高度关系问题。QNH的修正。,4.2 注意事项,4 障碍物限制的起飞重量,Page 37,飞机的越障能力与其具有的爬升梯度、地面距离紧密相关，主要有： 温度和气压高度。 襟翼偏度越小，则飞机的升阻比越大，爬升梯度大，越障限制的起飞重量越大，这与场地长度限制对襟翼偏度的要求相反。 使用空调、防冰等都使发动机提供飞行用的推力减少，也就使越障起飞重量减小。 逆风增大实际的爬升梯度，顺风减小实际的爬升梯度，所以逆风增大越障起飞重量，顺风减小越障起飞重量。,4.3 影响因素,4 障碍物限制的起飞重量,Page 38,减小襟

11、翼： 可使爬升梯度增大，从而增大越障能力；但同时要求起飞距离增增长；,4.4 改善越障能力的途径,4 障碍物限制的起飞重量,减小重量：阻力减小：爬升梯度增大起飞距离减小，有利于越障,改进爬升：,转弯离场：,Page 39,Page 40,转弯离场：,“JAR-OPS 1.495 (c)(1) Track changes shall not be allowed up to the point at which the net take-off flight path has achieved a height equal to one half the wingspan but not les

12、s than 50 ft above the elevation of the end of the take-off run available.”,4.4 改善越障能力的途径,4 障碍物限制的起飞重量,Page 41,Page 42,Page 43,“FAR 121.189 (f) For the purpose of this section, it is assumed that the airplane is not banked before reaching a height of 50 ft, and thereafter that the maximum bank is no

13、t more than 15 degrees.” The FAA rule is similar to the ICAO annex 6 recommendations.,转弯离场：,4.4 改善越障能力的途径,4 障碍物限制的起飞重量,Page 44,起飞受到第二爬升段爬升梯度限制或越障限制时，可以采用改进爬升法，增大爬升梯度和增大最大起飞机重。,条件：当最大起飞机重不受场地长度和结构重量限制时，表明可用跑道长度对完成起飞有剩余，可以利用剩余跑道继续增大结束起飞时的速度V2值，V2通常对应的爬升梯度不是最大值，增大V2可以进一步增大爬升梯度（阻力减小，剩余推力增大）。或保持原有梯度可以增大起

14、飞重量。,4.4 改善越障能力的途径,4 障碍物限制的起飞重量,改进爬升：,Page 45,4.4 改善越障能力的途径,4 障碍物限制的起飞重量,改进爬升：,Page 46,4.4 改善越障能力的途径,4 障碍物限制的起飞重量,改进爬升：,Page 47,注意：对于近距离障碍物，改进爬升虽然增大了梯度，但由于起飞结束点到障碍物的距离也缩短了，不一定能有明显改善。由于V2增大，相应地V1、VR、VLOF都增大，所以要特别注意检查轮胎速度限制和刹车能量限制。为了留有余地，通常要求爬升速度的增量不允许超过6.5%。有的飞机在FLAP 1时，不允许改进爬升。改进爬升对最后爬升段爬升梯度没有影响。,4.

15、4 改善越障能力的途径,4 障碍物限制的起飞重量,改进爬升：,Page 48,4 障碍物限制的起飞重量 4、改善越障能力的途径 4.3 改进爬升,对于远距离障碍物来说，采用改进爬升对所需爬升梯度影响不大，但改善的爬升能力可用来最大起飞重量。,Page 49,4 障碍物限制的起飞重量 4、改善越障能力的途径 4.3 改进爬升,对于近距离障碍物，改进爬升虽然增大了梯度，但由于起飞结束点到障碍物的距离也缩短了，不一定能有明显改善,Page 50,4.5 区别,4 障碍物限制的起飞重量,Page 51,例题1习题19习题25作业22、24,4 障碍物限制的起飞重量,Page 52,1 起飞简介 场地长

16、度限重 爬升梯度限重 障碍物限重 污染跑道起飞 减推力起飞,第四章 飞机的起飞性能,Page 53,5 污染跑道起飞,Page 54,干跑道： 湿跑道： 污染道： 污染道面又包括积水、雪桨、湿雪、干雪、压实的雪和冰等，前四种属液体，后两种属固体。,5 污染跑道起飞,5.1、道面分类,Page 55,Page 56,减小摩擦力，增大中断起飞距离。 跑道滑水，影响飞机在跑道上的方向控制。 增大阻力，影响继续起飞距离。采取措施： 减小起飞重量、减小起飞速度。,5 污染跑道起飞,5.2、对起飞性能的影响,Page 57,Page 58,1、超障余度;2、襟翼应大一些，757-200飞机不允许在污染跑道

17、上用襟翼1起飞。3、只对场长限重、障碍物限重有影响，对其他无影响。4、可以改进爬升，但最好用软件计算，图册不好确定。5、防滑系统不工作，不允许起飞。6、干雪厚度超过4英寸，或积水、雪浆超过0.5英寸不允许起飞。,5 污染跑道起飞,5.1、注意事项,Page 59,P67P73,5 污染跑道起飞,5.1、注意事项,Page 60,1 起飞简介 场地长度限重 爬升梯度限重 障碍物限重 污染跑道起飞 减推力起飞,第四章 飞机的起飞性能,Page 61,大多数情况下，飞机实际的起飞重小于允许的最大起飞重，这时可以用小于最大起飞推力的推力起飞，在保证安全的前提下改善了发动机的工作状态。推力减小使发动机涡

18、轮前温度降低，降低了起飞过程中发生故障的几率，增加了发动机的可靠性和寿命，同时降低了维护费用和运营成本。为了保护发动机，而不是为了省油。,6 减推力起飞,6.1、目的和原理,两种方法来减小起飞推力：灵活推力法和降低额定功率法。,Page 62,6 减推力起飞,5.1、目的和原理,Page 63,Lower Weight with Reduced Thrust Engine Inoperative Takeoff,6 减推力起飞,5.1、目的和原理,Page 64,Page 65,Page 66,Page 67,Page 68,使用比实际温度高的温度所对应的推力起飞。 实际温度（OAT）：与最大

19、起飞重量相对应的温度。 假想温度：与实际起飞重量相对应的温度。,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,Page 69,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,Page 70,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,使用的限制：,Page 71,4、推力减小量不超过25%。5、不允许在污染跑道上使用灵活温度起飞；6、防滞系统不工作时不允许使用灵活温度起飞；7、预计有凤切变或其他关键系统不工作时，不允许使用灵活温度起飞；8、在用假想温度法减推力起飞时机组可以根据需要随时把推力增大到最大起飞推力，所以要求V1大于按实际温度OAT确定的V1(MCG)。,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,使用的限制：,Page

20、 72,1、由实际起飞重量查P58，得假想温度TFLEX；2、由实际温度查得最大EPR1；由假想温度查得需要EPR2；3、检查EPR275%*EPR1； 或P57右图例题：昆明机场，flap5,OAT10，HW20Knts,实际起飞重量88.5T。,方法：,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,由图P58，查出Tflex=44 ，EPR1=1.79 ，EPR2=1.64 检查P57右图：min EPR=1.60，符合要求。,Page 73,Page 74,Page 75,Page 76,此外，所用起飞速度是按灵活温度确定的，而在实际起飞过程中，实际温度要低于灵活温度，对于一定的以指示空速表示的起

21、飞速度，温度低时的真实空速要小，则地速也小，所以需要的起飞距离要短些，对场地长度限制和越障限制都更有利，此外，由于真空速和地速减小，对于与地速有关的轮胎限制和刹车能量限制都有好处。,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,安全性：,昆明机场，flap5,OAT10，HW20Knts, 实际起飞重量88.5T。,分析1：按TOGA一定能安全起飞。 分析2：假如当前温度就是44 ，能够安全起飞。 因此符合安全标准,Page 77,Page 78,可见，灵活推力起飞与正常推力相比，除第二爬升段爬升梯度限制具有相同安全水平外，其他各种起飞限制情况，灵活推力起飞的安全水平都不同程度地优于正常起飞。如果遇到了

22、紧急情况，可以把推力迅速加到实际的最大推力，增加安全余量。,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,安全性：,Page 79,降低额定值法就是把发动机推力整体降低一个档次来使用，既人为地把一个大发动机当做一个小的或更小的发动机来用。,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,原理,Page 80,Certified,Certified,Certified,Certified,Certified,Each derate level is associated to a new set of certified performance data,Derated Takeoff,Page 81,Page 82

23、,由于V1,VMCG是按该等级实际温度下的推力确定的，所以使用DERATE法减推力起飞时不能把推力增大到高一级的或最大起飞推力，否则会丧失方向控制。在污染跑道上可以使用降低额定值法（DERATE）减推力起飞。AIRBUS的飞机不允许同时使用降低额定值法和假想温度法。波音允许既使用降低额定值法，又使用灵活温度法来减推力起飞。,注意事项,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,Page 83,6 减推力起飞,5.2、灵活温度法,例题：,P58P62，flap5，HW10knts，OAT24，W=9500，不使用改善爬升。使用TO1，还是TO2？并求V1,VR,V2。,使用最大起飞推力： MTOW=10

24、4300；V1，VR，V2是153，156，159,由“TO1”表：95300*/148-150-153 由“TO2”表：87800*/143-144-146,使用DERATE方法简单，但不能发挥减推力的潜力，95000、94000、90000、88000只能使用相同推力。,Page 84,复习,1、几种起飞状态？ 2、FAR对起飞距离的要求？ 3、三种性能计算方法？4、一发停车特性曲线？平衡场地长度？ 5、出现非平衡场地长度的原因？6、V1、VR、V2、VMCG、VMBE、VMU的定义？关系？7、起飞航迹的分段？ 8、双发飞机爬升梯度要求？9、推导爬升梯度的计算公式？ 10、总梯度与净梯度的关系？,Page 85,11、飞机越障的要求？ 12、三种越障方法的特点、用途？13、改善爬升能力的措施？14、改进爬升的条件？15、襟翼对起飞重量的影响？16、风速、温度、气压高度、跑道坡度对起飞重量的影响？17、起飞重量的限制因素？（P64）18、减推力起飞的目的？条件？方式？19、灵活温度的要求？20、污染跑道起飞采取的措施？,复习,Page 86,习题19、25,