巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程第六章 巡航性能1 1巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程 主要研究飞机从爬升顶点到下降开始点之间的平飞巡航性能。 研究的问题： 最大航程问题：消耗一定的燃油，如何飞行最远？或飞行一 定距离如何最省油？ 最大航时问题：一定燃油，如何飞行时间最长？ 最小巡航成本问题：飞行一定距离如何使成本最小？ 一发故障后的巡航性能； 飘降问题；第六章 巡航性能2 2巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程 巡航：持续进行的，接近定常飞行的一种飞行状态。 推力： 可用最大推力： 重点：油量、距离、时间。 目标：选择好巡航高度和巡航速度以获得更好的经济性。 还要考虑一发停车时的飘降和巡航高度、及航迹的越障问题 。第六章 巡航性能3 3巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程第六章 巡航性能6.1 基本公式和主要参数计算6.2 巡航类型6.3 巡航高度6.4 巡航性能计算6.5 一发停车巡航和飘降4 4巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程 6.1 巡航参数的计算 6.1.1、基本概念 航程：飞机在平静平静大气中沿给定方向耗尽可用燃油所能飞过 的水平距离（空中距离，不计风的影响）。 航时：飞机在平静平静大气中沿给定方向耗尽可用燃油所能飞的 时间。 燃油流量WF：飞机单位时间的耗油量。 燃油里程nam/lb（SR）：飞机消耗单位油量所能飞的距离。 燃油消耗率TSFC：飞机在单位时间内产生单位推力所消耗的 油量。5 5巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程计算航程需要知道燃油里程和W始、W终，差为消耗的燃油 燃油消耗越多，航程越长， 在一定燃油消耗量时，航程因子越大航程越长。 6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算(1)6 6巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程要获得远的航程： 载油量要多W始/W终要大 飞机的空气特性要好-M（CL/CD）要大 发动机性能要求-燃油消耗率要小 因此，在气动效率最大时，航程最大；对应的速度为最大航程速度 。6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算(2)7 7巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程燃油里程的计算:6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算8 8巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程1、巡航参数的计算4、影响因素9 9巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程 6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算(3)1010巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程 6.1 巡航参数的计算 6.1.3 影响因素对于设计好投入使用的飞机，为获得更长的航程的使用条件： 飞机重量: 飞机重量越大，燃油里程越小，消耗相同油量时航程越小； 机翼气动特性： 气动特性越好（ 越大），相同情况下航程越大；对应的迎角稍小于最大升阻比的迎角； 对应速度是1.316倍有利速度。 发动机特性：燃油消耗率越小，燃油里程越大，航程越大； 飞行高度： 飞行高度越大，大气密度越低，燃油里程越大。但高度太高时，发动机推力可能受到限制 。 最有利巡航高度是低于升限的较高高度。1111巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程若假设阻力系数与升力系数之 间满足平方关系，则：最大航程对应的升力系数比最大升阻比时对应的升力系数小 。迎角要小于最大升阻比迎角。最大航程速度是有利速度的1.316倍。6.1 巡航参数的计算 6.1.3 影响因素1212巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程第六章 巡航性能6.1 基本公式和主要参数计算6.2 巡航类型6.3 巡航高度6.4 巡航性能计算6.5 一发停车巡航和飘降1313巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程6.2 巡航类型 6.2.1 M和W/固定不变的巡航方式从理论上讲，最大航程对应着马赫数固定(有利速度的 1.316倍）、换算重量恒定的飞行方式。 但在飞行中由于燃油消耗，飞机重量减轻，为了保持W/ 不变 ，要相应减小，即高度相应增加。飞行过程中高度不断增加是不允许的。1414巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程当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 。6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC1515巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC燃油里程曲线 ：1616巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程重量越小，MRC速度也越小。6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC1717巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程飞行高度增加，MRC速度也增大。6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC1818巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程风速影响到MRC速度大小。 6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC1919巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC因为燃油里程最大，所以航程最长；但它的速度接近第 二操纵区，速度稳定性差，不便于操纵。2020巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程由于MRC速度接近反常操纵区，不便于操纵，故在使用中可以 采取比MRC速度稍大一些的速度进行巡航。规定损失1%最大燃油 里程（即(nam/lb)max99%）对应的速度为远程巡航速度 。 6.2 巡航类型 6.2.3 远程巡航方式LRC2121巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程虽然损失了1%的燃油里程，但由于燃油里程曲线在该曲线段随速 度变化比较平缓，使速度增大较多，稳定性较好，所以远程巡航速度 是又省油，飞行品质又好的巡航速度。LRC巡航航是民航常用的巡航方式。6.2 巡航类型 6.2.3 远程巡航方式LRC2222巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程6.2 巡航类型 6.2.3 远程巡航方式LRC随着飞行高度增加，MRC、LRC速度增加； 随着飞机重量减轻，MRC、LRC速度也减小；2323巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程2424巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程为便于操纵，早期飞行时多采用固定高度、固定马赫数的巡航方式 。6.2 巡航类型 6.2.4 等马赫数巡航这种巡航方式虽 然降低了燃油里程， 但增大了巡航M数， 使飞行时间缩短；最低成本巡航是 接近于固定M的巡航 。2525巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程高温受到温度限制时可以采用额定推力的方式进行巡航。保持飞行高度不变，W，L ，FN不变，M；燃油消耗多。6.2 巡航类型 6.2.5 发动机推力额定的巡航的方式2626巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）为使直接运营成本最低：总成本=燃油成本油量+小时成本时间+固定成本与飞行有关的航班总成本有燃油成本和时间成本组成：C=CT+CF与时间相关的成本包括:飞行机组；客舱机组；机体材 料/工时；发动机材料/工时；租赁费用2727巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）成本指数：小时成本与燃油成本的比值 。CI=Ct/Cf2828巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程时间价格：$/HR； 燃油价格：C/LB；单位不统一时; 统一单位;6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）对应成本最低的速度即为经济巡航M数，或成本最低M数 。使成本最低，使C对M求导；可求出经济巡航M数和最低成 本巡航时的成本指数的关系。2929巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程3030巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程ACT ECON CRZ 2/3 GR /CRZ CG ./23.0% FUEL 34.0 ZFW . RESERVES . COST INDEX 3131巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程 CI=0：即Ct=0，不计时间成本，最省油时成本最小，即MRC速度； CI=999：即 Cf影响小，时间影响大，应飞行时间最短，MMO； CI越大：飞行时间更重要，相同条件下速度越大； CI越小：燃油成本更重要，相同条件下速度越小； CI应当由商务部门确定。当输入的CI有偏差时会使飞行成本增加， 但不太明显。如果无法确定CI，最好输入偏小的CI，而不要输入过大 的CI。6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）经济巡航M取决于成本指数CI：问题： MRC对应的M数与经济巡航M哪个大？3232巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程成本指数对旅程燃油的典型影响7375003.6%74720001.2%75710003.6%76710005.7%“输入”成本指数“基线”成本指数旅程燃油损失6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）成本指数的影响：3333巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程3434巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程3535巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程3636巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程2、巡航方式5、经济巡航的方式5、算例3737巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程顺风使经济巡航速度减小， 逆风使经济巡航速度增大； 6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）风速影响：3838巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程在目的地机场或备降场上空，由于空中交通管制或气象等原 因，需要作跑马场型的等待飞行，等候进近着陆指令。等待速度的确定原则是消耗单位燃油以得到最长飞行时间， 所以应选最小燃油流量时的速度，但因该速度的操纵性安定性不好 ，而用稍大一些的最大升阻比速度作为等待速度，此外还要考虑空 中交通管制的要求。虽然不同的等待高度也会影响燃油流量，但等待高度是由空中 交通管制员根据管制要求指定的，很少有选择余地。 6.2 巡航类型 6.2.6 等待飞行3939巡航性能巡航性能飞机性能工程飞机性能工程4040