第三章第三章 大气物理状态对飞行的影响大气物理状态对飞行的影响 n飞机的空气动力飞机的空气动力 n大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响 n气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响 n气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响n气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响 1严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力 PRYXG 飞机与空气相对运动时作用在飞机表面的压力差飞机与空气相对运动时作用在飞机表面的压力差（升力）、切向力（阻力）的合力称为飞机的空气动（升力）、切向力（阻力）的合力称为飞机的空气动力。力。2严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力一、升力和阻力的产生一、升力和阻力的产生 ( (一一) )升力升力 飞机的升力飞机的升力主要是由主要是由机翼机翼产生的。机翼之所以能产生升力，产生的。机翼之所以能产生升力，是由于空气流过是由于空气流过不对称的机翼不对称的机翼后，使机翼上、下表面出现压力后，使机翼上、下表面出现压力差的缘故。差的缘故。 在低速飞行时，空气可以看为不可压缩的流体。根据不可在低速飞行时，空气可以看为不可压缩的流体。根据不可压流体的伯努利方程，速度大处压力小，速度小处压力大。当压流体的伯努利方程，速度大处压力小，速度小处压力大。当气流流过机翼上表面时，因气流流过机翼上表面时，因上表面凸出上表面凸出的影响，使的影响，使流管变细流管变细，流速加快流速加快，因而，因而压力降低压力降低。在机翼下表面，因。在机翼下表面，因机翼不对称机翼不对称和气和气流受到阻挡作用，使流受到阻挡作用，使流管变粗流管变粗，流速减慢流速减慢，压力增大压力增大。这样，。这样，机翼上、下表面出现了压力差，形成升力。机翼上、下表面出现了压力差，形成升力。3严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力P、vP、v气流流过机翼气流流过机翼 ( (二二) )阻力阻力 低速飞行时，飞机的阻力主要有低速飞行时，飞机的阻力主要有摩擦阻力摩擦阻力、压差阻力压差阻力和和诱诱导阻力导阻力。 1 1摩擦阻力摩擦阻力 摩擦阻力是飞行中，空气沿着飞机表面流过，由于其粘性摩擦阻力是飞行中，空气沿着飞机表面流过，由于其粘性作用，产生阻止飞机前进的力。作用，产生阻止飞机前进的力。4严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力2 2压差阻力压差阻力气流脱离表面的位置5严选课件 3 3、诱导阻力、诱导阻力 诱导阻力诱导阻力是伴随升力的产生而产生的，是伴随升力的产生而产生的，即由升力即由升力“诱导诱导”而产生的阻力，称为诱而产生的阻力，称为诱导阻力。导阻力。飞机的诱导阻力主要来自机翼飞机的诱导阻力主要来自机翼。3.1飞机的空气动力飞机的空气动力 当机翼产生升力时，下表面的压力比上表面大，使得下表当机翼产生升力时，下表面的压力比上表面大，使得下表面的气流绕过翼尖流向上表面，翼尖部分的空气因发生扭转面的气流绕过翼尖流向上表面，翼尖部分的空气因发生扭转而形成翼尖涡流。翼尖涡流使流过机翼的空气产生下洗速度，而形成翼尖涡流。翼尖涡流使流过机翼的空气产生下洗速度，而向下倾斜形成下洗流而向下倾斜形成下洗流( (图图3.4)3.4)。6严选课件 升力是和相对气流方向垂直的。既然流过机翼的流动方向整升力是和相对气流方向垂直的。既然流过机翼的流动方向整个向下倾斜了，机翼升力也随之向后倾斜。这时，实际升力个向下倾斜了，机翼升力也随之向后倾斜。这时，实际升力( (图图3.43.4中的中的) )垂直于飞行速度方向的分力垂直于飞行速度方向的分力( (图中的图中的Y)Y)仍然起着升力的仍然起着升力的作用，但其平行于飞行速度方向的分力作用，但其平行于飞行速度方向的分力( (图中的图中的X X诱导诱导) )则起着阻则起着阻力的作用。这个附加阻力就是诱导阻力。力的作用。这个附加阻力就是诱导阻力。3.1飞机的空气动力飞机的空气动力7严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力 三、影响升力和阻力的因素三、影响升力和阻力的因素 从从(3.7)(3.7)式可知，影响升力和阻力的因素有式可知，影响升力和阻力的因素有飞行速飞行速度、机翼面积、空气密度及升力、阻力系数度、机翼面积、空气密度及升力、阻力系数。升力系升力系数数主要取决予主要取决予迎角迎角( (相对气流方向与翼弦的夹角相对气流方向与翼弦的夹角) )和和机机翼形状翼形状，阻力系数阻力系数主要取决于主要取决于迎角、机翼形状和飞机迎角、机翼形状和飞机表面质量表面质量( (粗糙度粗糙度) )。 这些因素，在飞行中经常变化的有这些因素，在飞行中经常变化的有飞行速度、空气飞行速度、空气密度和迎角密度和迎角；一般不能改变的有：；一般不能改变的有：机翼形状、机翼面机翼形状、机翼面积和飞机表面质量积和飞机表面质量。8严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力 1 1、飞行速度、飞行速度 在其它因素不变的情况下，升力和阻力与在其它因素不变的情况下，升力和阻力与飞行速飞行速度的平方成正比度的平方成正比。飞行速度越大飞行速度越大，机翼上表面的气流，机翼上表面的气流速度将增大得越多，速度将增大得越多，压力也降低得越多压力也降低得越多。与此同时，。与此同时，机翼下表面的机翼下表面的气流速度将减小得越多气流速度将减小得越多，压力也提高越压力也提高越多多。于是，。于是，机翼上、下表面的压力差增大机翼上、下表面的压力差增大，总空气动，总空气动力以及其垂直和平行于飞行速度方向的分力力以及其垂直和平行于飞行速度方向的分力( (即升力即升力和阻力和阻力) )随之增大。随之增大。9严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力 2 2、空气密度、空气密度 空气密度大，升力和阻力也大。空气密度大，升力和阻力也大。因为因为空气密度增大，则当空气流过机翼速度发空气密度增大，则当空气流过机翼速度发生变化时，动压变化也大，作用在机翼上生变化时，动压变化也大，作用在机翼上表面的吸力和下表面的正压力都增大。所表面的吸力和下表面的正压力都增大。所以，升力和阻力随空气密度的增大而增大。以，升力和阻力随空气密度的增大而增大。10严选课件 3 3、迎角、迎角 在一定范围内，增大迎角在一定范围内，增大迎角()()，升力系数增大，升力，升力系数增大，升力也增大，这是因为随着迎角的增大，在机翼的表面前部，也增大，这是因为随着迎角的增大，在机翼的表面前部，流线更为弯曲，流管更为收缩，于是流速加快，压力降流线更为弯曲，流管更为收缩，于是流速加快，压力降低，吸力增大。与此同时，气流受下表面的阻挡作用更低，吸力增大。与此同时，气流受下表面的阻挡作用更强，流速减慢，压力增大。当迎角增大到临界迎角强，流速减慢，压力增大。当迎角增大到临界迎角o)o)时，升力增至最大。时，升力增至最大。oo，增大，升力反而减小。增大，升力反而减小。其原因主要是机翼上表面的涡流区扩大，以致在上表面其原因主要是机翼上表面的涡流区扩大，以致在上表面前部流管扩张，吸力降低所致。前部流管扩张，吸力降低所致。3.1飞机的空气动力飞机的空气动力11严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力飞飞机机飞飞行行中中，当当迎迎角角超超过过临临界界迎迎角角以以后后，升升力力降降低低，阻阻力力急急剧剧增增大大，导导致致空空速速迅迅速速减减小小而而不不能能保保持持正正常常飞飞行行，这这种种现现象象称称为为失失速速。飞飞机机失失速后，如不及时退出，将严重危及飞行安全。速后，如不及时退出，将严重危及飞行安全。12严选课件3.1飞机的空气动力飞机的空气动力 阻力系数随阻力系数随的变化见图的变化见图2.62.6。迎角增大，。迎角增大，阻力系数总是增大的，因而阻力也增大。因阻力系数总是增大的，因而阻力也增大。因为迎角增大时，机翼上，下表面的压力差增为迎角增大时，机翼上，下表面的压力差增大。这不仅使升力增大，还使翼尖涡流的作大。这不仅使升力增大，还使翼尖涡流的作用增强，增大下洗速度导致实际升力更加向用增强，增大下洗速度导致实际升力更加向后倾斜，使诱导阻力增大。后倾斜，使诱导阻力增大。 13严选课件3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响 一、气压对气压高度表示度的影响一、气压对气压高度表示度的影响 气气压压高高度度表表是是一一种种主主要要的的航航行行驾驾驶驶仪仪表表，飞飞行行员员用用它它来来判判定定飞飞机机的的飞飞行行高高度度。它它的的工工作作原原理理，主主要要是是一一个个灵灵敏敏度度很很高高的的空空盒盒气气压压表表，其其高高度度刻刻度度盘盘是是按按照照标标准准大大气气条条件件下下的的压压高高公公式式来来确确定定的的。因因此此，用用气气压压高高度表测得的高度，与度表测得的高度，与气象条件气象条件有关。有关。 14严选课件3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响 当飞机穿过当飞机穿过低压低压、高压高压等天气系统时，气压高度表等天气系统时，气压高度表的示度即使相同，真高的示度即使相同，真高( (飞机距地面的垂直距离飞机距地面的垂直距离) )也会也会不同，尤其在高空飞行时更是如此。因此，为了获得不同，尤其在高空飞行时更是如此。因此，为了获得准确的飞行高度，需要对仪表示度进行订正，这个订准确的飞行高度，需要对仪表示度进行订正，这个订正量决定于正量决定于零高度零高度上的气压对标准气压的偏差及飞行上的气压对标准气压的偏差及飞行高度以下气温分布对标准温度分布的偏差。高度以下气温分布对标准温度分布的偏差。 15严选课件3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响零零值值高高度度气气压压订订正正是是把把高高度度表表刻刻度度盘盘调调整整到到相相应应位位置置。起起飞飞前前，根根据据场场面面气气压压调调整整高高度度表表上上的的刻刻度度盘盘，即即把把指指示示高高度度的的指指针针调调到到零零位位刻刻度度，刻刻度度盘盘指指针针对对准准场场面面气气压压值值。这这样样，在在飞飞行行中中，高高度度表示的是相对于起飞机场的高度。表示的是相对于起飞机场的高度。16严选课件n航线飞行航线飞行中，则要按标准海平面气压调整高度表，此中，则要按标准海平面气压调整高度表，此时的零值高度气压取时的零值高度气压取760760毫米水银柱毫米水银柱( (即即1013.251013.25百帕百帕) )。这样做的目的是使所有在航线上飞行的飞机，都有相这样做的目的是使所有在航线上飞行的飞机，都有相同的同的“零点零点”高度，并按此保持航线规定的仪表高度高度，并按此保持航线规定的仪表高度飞行，以避免飞机在空中相撞。飞行，以避免飞机在空中相撞。n当当接近降落机场接近降落机场时，再按降落机场的场面气压重新调时，再按降落机场的场面气压重新调整高度，以保障飞机安全着陆。调整的方法与起飞前整高度，以保障飞机安全着陆。调整的方法与起飞前相同。相同。3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响17严选课件3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响 二、温度对气压高度表示度的影响二、温度对气压高度表示度的影响 实际大气的温度与标准大气温度不同时，高度表示实际大气的温度与标准大气温度不同时，高度表示度因温度变化也会出现偏差。度因温度变化也会出现偏差。 因为在冷空气中，气压随高度降低较快，在暖空气因为在冷空气中，气压随高度降低较快，在暖空气中，气压随高度降低较慢，所以冷空气中飞行时，高中，气压随高度降低较慢，所以冷空气中飞行时，高度表示度高于实际飞行高度，暖空气中飞行时，高度度表示度高于实际飞行高度，暖空气中飞行时，高度表示度低于实际飞行高度。表示度低于实际飞行高度。18严选课件3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响气温引起的高度表误差气温引起的高度表误差19严选课件 三、空气密度对空速表示度的影响三、空气密度对空速表示度的影响 空速表是飞行中测量空速的仪表，它的感应部分空速表是飞行中测量空速的仪表，它的感应部分是一个空气压力受感器，是一个空气压力受感器，其工作原理其工作原理是是测量飞行中测量飞行中空气全压和静压之差空气全压和静压之差( (即动压即动压) )来表示空速来表示空速的。通常，的。通常，空速表空速表是是按海平面标准空气密度按海平面标准空气密度（0 0）来分划仪）来分划仪表刻度的。如果飞行高度上的空气密度表刻度的。如果飞行高度上的空气密度()()不等于不等于0 0时，仪表示度与实际空速就不一致，因而需要时，仪表示度与实际空速就不一致，因而需要进行密度订正。进行密度订正。 3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响20严选课件3.2大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响大气物理状态对气压高度表和空速表示度的影响 为了克服空速和表速的偏差，目前在飞为了克服空速和表速的偏差，目前在飞机上安装了双指针组合型空速表。这种空机上安装了双指针组合型空速表。这种空速表虽然不能完全清除空速和表速的偏差，速表虽然不能完全清除空速和表速的偏差，但已使这种偏差降低到但已使这种偏差降低到10左右。左右。21严选课件 一、对平飞需要速度的影响一、对平飞需要速度的影响 飞机作水平直线飞行称为直飞机作水平直线飞行称为直线平飞，简称平飞。平飞需要线平飞，简称平飞。平飞需要有足够的升力以平衡于飞机的有足够的升力以平衡于飞机的重力。为了产生这一升力所需重力。为了产生这一升力所需的飞行速度称为平飞需要速度，的飞行速度称为平飞需要速度，以以VnVn表示。平飞时作用在飞机表示。平飞时作用在飞机上的重力上的重力(G)(G)与升力保持稳定平与升力保持稳定平衡，即衡，即Y=H Y=H 3.3 气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响由上式可见，在其它条件由上式可见，在其它条件相同的情况下，处于空气相同的情况下，处于空气密度随高度减小，平飞需密度随高度减小，平飞需要速度随高度增大要速度随高度增大。 当按气压高度表保持固当按气压高度表保持固定高度飞行时，定高度飞行时，气压不气压不变，变，VnVn是随是随T T的升高而的升高而增加的。增加的。 22严选课件3.3 气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响 二、对最大速度的影响二、对最大速度的影响 1、概念、概念 飞机在发动机最大功率或最大推力工作时能达到或允许达飞机在发动机最大功率或最大推力工作时能达到或允许达到的速度称最大速度。飞机的最大速度通常指平飞最大速到的速度称最大速度。飞机的最大速度通常指平飞最大速度和最大允许速度。度和最大允许速度。 2 2、涡轮喷气发动机的可用推力及其随高度的变化、涡轮喷气发动机的可用推力及其随高度的变化 给定高度上，在发动机允许工作状态下，可能产生的实际给定高度上，在发动机允许工作状态下，可能产生的实际推力称为推力称为可用推力可用推力，用，用PcPc表示。由发动机原理知，涡轮喷气发表示。由发动机原理知，涡轮喷气发动机的动机的PcPc可近似地用下式表示：可近似地用下式表示：23严选课件 3.3 气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响 3 3、对平飞最大速度的影响、对平飞最大速度的影响 温度降低，平飞最大速度增大。温度降低，平飞最大速度增大。 在标准大气条件下，在标准大气条件下，1111千米高度上的千米高度上的Vm1Vm1比比Vm0Vm0增大增大1515。由此再向上，发动机推力和空气密度等同地减小，。由此再向上，发动机推力和空气密度等同地减小，使飞行速度保持不变。但由于从使飞行速度保持不变。但由于从1111千米向上飞机以大迎千米向上飞机以大迎角飞行，角飞行，CxCx增大，故增大，故 Vm1Vm1是减小的。是减小的。 超音速飞机的超音速飞机的Vm1Vm1随高度的变化，由于受结构强度和随高度的变化，由于受结构强度和气动增热的影响而受到限制。在未超过此种限度的情况气动增热的影响而受到限制。在未超过此种限度的情况下作超音速飞行时，温度的升高使下作超音速飞行时，温度的升高使CxCx有所增大，以致这有所增大，以致这时时Vm1Vm1的减小要比亚音速飞行时更大。的减小要比亚音速飞行时更大。24严选课件3.3 气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响 3 3、对最大允许速度的影响、对最大允许速度的影响 为保证飞机结构强度不致破坏，安定性、操纵性不致丧失，为保证飞机结构强度不致破坏，安定性、操纵性不致丧失，而规定的飞行员允许使用的最大飞行速度称而规定的飞行员允许使用的最大飞行速度称最大允许速度最大允许速度。 最大允许速度与飞行高度有关，通常在中空和低空受飞机结最大允许速度与飞行高度有关，通常在中空和低空受飞机结构的强度和刚度的限制，在高空受飞机构安定性和操纵性，即构的强度和刚度的限制，在高空受飞机构安定性和操纵性，即最大允许马赫数的限制。最大允许马赫数的限制。 最大允许马赫数最大允许马赫数(Mm)(Mm)相当于极限速度。对于某一确定的飞相当于极限速度。对于某一确定的飞机来说，它是常数。因此，飞机的最大允许速度机来说，它是常数。因此，飞机的最大允许速度( (或极限速度或极限速度) ) Vm2Vm2是随大气中的音速变化的，即是随大气中的音速变化的，即25严选课件 高高空空和和超超高高空空飞飞行行中中，由由于于对对流流层层部部分分温温度度随随高高度度降降低低，最最大大允允许许速速度度随随高高度度减减小小。平平流流层层中中，由由于于温温度度随随高高度度升升高高，最最大大允允许许速速度度随随高高度度增增大大。如如取取Mm=2Mm=2，则则在在某某高高度度上上，当当气气温温正正偏偏差差1414时，时，MmMm增大增大6060千米小时以上。千米小时以上。 3.3 气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响气温和空气密度对平飞需要速度和最大速度的影响26严选课件 一、气温、气压对燃料消耗量的影响一、气温、气压对燃料消耗量的影响 1 1、几个、几个概念概念 （1 1）单位时间内产生单位推力需要的燃料量，称为燃料消）单位时间内产生单位推力需要的燃料量，称为燃料消耗率。它是评价发动机经济性能的重要指标。耗率。它是评价发动机经济性能的重要指标。 （2 2）飞机飞行）飞机飞行1 1小时发动机所消耗的燃料量称为小时燃料消小时发动机所消耗的燃料量称为小时燃料消耗量。耗量。 （3 3）每飞行）每飞行1 1千米的距离发动机所消耗的燃料量称为千米燃千米的距离发动机所消耗的燃料量称为千米燃料消耗量。小时燃料消耗量料消耗量。小时燃料消耗量ChCh与燃料消耗率与燃料消耗率CeCe的关系是：的关系是： 3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 PnPn为平飞需要推力为平飞需要推力 27严选课件 从相似理论可导出从相似理论可导出ChCh与气压、气温的关系：与气压、气温的关系： 3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响s s表示标准大气。当按气压高度表在固定高度上飞行时，有表示标准大气。当按气压高度表在固定高度上飞行时，有p=ps p=ps 2 2、气温与燃料消耗量的关系、气温与燃料消耗量的关系 由上式可以看出：小时燃料消耗量只与气温有关。当由上式可以看出：小时燃料消耗量只与气温有关。当气温下降时，小时燃料消耗量减小。由于续航时间取决气温下降时，小时燃料消耗量减小。由于续航时间取决于于 ，因而平飞航时随气温的降低而增长。，因而平飞航时随气温的降低而增长。 28严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 千米燃料消耗量与小时燃料消耗量之间有简单的关千米燃料消耗量与小时燃料消耗量之间有简单的关系：系： 当当M M数相同并按气压高度表保持固定高度飞行时数相同并按气压高度表保持固定高度飞行时 气温变化，千米燃料消耗量不变，航程为一常数气温变化，千米燃料消耗量不变，航程为一常数 结论结论29严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 如果飞行高度变化，即使如果飞行高度变化，即使M M数不变，千米燃数不变，千米燃料消耗量也会有很大变化。高空飞行时，如果料消耗量也会有很大变化。高空飞行时，如果气温明显升高，为了保持飞机的稳定性和操纵气温明显升高，为了保持飞机的稳定性和操纵性，避免飞机进入临界迎角，常常不得不降低性，避免飞机进入临界迎角，常常不得不降低飞行高度。在转入较低高度飞行时，由于气压、飞行高度。在转入较低高度飞行时，由于气压、气温的升高，千米燃料消耗量可增加气温的升高，千米燃料消耗量可增加1515以上。以上。 30严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 为了达到为了达到最大航程最大航程，宜选择在，宜选择在平飞最大允许高度上平飞最大允许高度上飞行飞行，这时，这时千米燃料消耗量最小千米燃料消耗量最小，能增大航程能增大航程。但应。但应指出，在确定最佳航线飞行剖面时，除了考虑指出，在确定最佳航线飞行剖面时，除了考虑温压场温压场外，还应考虑外，还应考虑风和危险天气现象风和危险天气现象等。对于风，当然是等。对于风，当然是尽量利用顺风而避免逆风，这对于在海洋上空的飞行尽量利用顺风而避免逆风，这对于在海洋上空的飞行航线是可行的，但在陆地上空由于飞行班次多，要受航线是可行的，但在陆地上空由于飞行班次多，要受到空中交通管制的限制。此外，当航程较短时，爬高到空中交通管制的限制。此外，当航程较短时，爬高和降低高度占了整个飞行剖面的很大一部分，飞机爬和降低高度占了整个飞行剖面的很大一部分，飞机爬高消耗的燃料很多，以致于超过了由高空飞行所节省高消耗的燃料很多，以致于超过了由高空飞行所节省的燃料。的燃料。 31严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 二、气温对飞机载重量的影响二、气温对飞机载重量的影响 飞机的载重量受气温变化的影响很大。当气飞机的载重量受气温变化的影响很大。当气温高于标准大气温度时，空气密度变小，产生温高于标准大气温度时，空气密度变小，产生的升力也小，因而载重量减小，反之低于标准的升力也小，因而载重量减小，反之低于标准大气温度时，载重量增加。大气温度时，载重量增加。 32严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 由于由于气温气温对对载重量和滑跑距离载重量和滑跑距离影响很大，所影响很大，所以以国际民航组织国际民航组织建议在起飞前建议在起飞前两小时两小时，对发动，对发动机进气口高度的气温预报要精确到机进气口高度的气温预报要精确到22。长距。长距离飞行的飞机，要利用这个预报的温度来计算离飞行的飞机，要利用这个预报的温度来计算燃料和货物搭载重量。在燃料和货物搭载重量。在起飞前起飞前3030分钟分钟用实况用实况值进行最后的校准然后再起飞。值进行最后的校准然后再起飞。 33严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 三、气温对飞机升限的影响三、气温对飞机升限的影响 1 1、概念概念 （1 1）飞机依靠本身动力上升所能达到的最大飞行高）飞机依靠本身动力上升所能达到的最大飞行高度称为度称为升限升限，分为静升限和动升限。，分为静升限和动升限。 （2 2）静升限静升限指以固定速度进行水平飞行的最大高度指以固定速度进行水平飞行的最大高度 （3 3）动升限动升限指由在保证飞机不失去操纵性、安定性指由在保证飞机不失去操纵性、安定性条件下，飞机从稍低于静升限的某高度，用最大速度进条件下，飞机从稍低于静升限的某高度，用最大速度进入跃升所能达到的最大飞行高度。入跃升所能达到的最大飞行高度。 34严选课件3.4 气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 在在升限附近升限附近飞行，因为飞行，因为燃料消耗量燃料消耗量随高度随高度减小减小，因，因而而航程增大航程增大。但飞行高度。但飞行高度越高越高，迎角，迎角越大越大，飞机的，飞机的稳稳定性和操纵性定性和操纵性变坏。正确地确定飞机升限和变坏。正确地确定飞机升限和了解气象了解气象条件对升限的影响条件对升限的影响，对于更好地使用飞机的飞行技术，对于更好地使用飞机的飞行技术数据、提高空运的经济效益、以及保障飞行安全，都数据、提高空运的经济效益、以及保障飞行安全，都是很重要的。是很重要的。 35严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 2 2、气温对升限的影响、气温对升限的影响 推力和空气阻力相互平衡。如果飞机进入高温区，推力和空气阻力相互平衡。如果飞机进入高温区，那么推力减小，飞机开始掉高度。那么推力减小，飞机开始掉高度。 假设气压不变假设气压不变，飞行员为了恢复飞行状态，必须增，飞行员为了恢复飞行状态，必须增大发动机转数。但是，转数并非总是能增加到所需程大发动机转数。但是，转数并非总是能增加到所需程度的。为此，飞行员不得不降低飞行高度。使推力重度的。为此，飞行员不得不降低飞行高度。使推力重新等于空气阻力。新等于空气阻力。 36严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 假设设气温不变假设设气温不变，则推力与气压成比例地增，则推力与气压成比例地增大。当气温随高度降低而升高时；推力虽然也大。当气温随高度降低而升高时；推力虽然也增大，但要缓慢得多。在某一高度上，推力等增大，但要缓慢得多。在某一高度上，推力等于阻力，恢复了平飞状态。为了确定这一新的于阻力，恢复了平飞状态。为了确定这一新的高度高度( (升限升限) )，根据推力不变的条件，设空速表，根据推力不变的条件，设空速表示度不变。则示度不变。则 37严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响如果发动机转数不变，有如果发动机转数不变，有 如果在如果在9 9千米高度上飞行，气压千米高度上飞行，气压P1=230P1=230毫米水银柱毫米水银柱( (即即306.64306.64百帕百帕) )，则新高度上的气压，则新高度上的气压P2=270P2=270毫米水银柱毫米水银柱( (即即359.97359.97百帕百帕) )。这相当于高度变化大约。这相当于高度变化大约1 1千米。简言之，千米。简言之，当在接近升限高度上飞行时，气温升高当在接近升限高度上飞行时，气温升高1010，如飞行速，如飞行速度不变，飞机要掉高约度不变，飞机要掉高约500500米。这样大的温度变化，在航米。这样大的温度变化，在航程超过程超过2000200030003000千米，特别是南北向飞行时，是不难千米，特别是南北向飞行时，是不难遇到的。遇到的。 38严选课件3.4气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响气温、气压对燃料消耗、载重量和升限的影响 如果飞行高度比升限低得多，当剩余推力足够时，如果飞行高度比升限低得多，当剩余推力足够时，飞行员可以改变发动机转数来保持规定的飞行高度。飞行员可以改变发动机转数来保持规定的飞行高度。 由于气温会使飞机升限发生显著变化，故为了保障由于气温会使飞机升限发生显著变化，故为了保障飞行安全，应根据具体的飞行条件确定飞行的安全高飞行安全，应根据具体的飞行条件确定飞行的安全高度。此时，首先必须考虑实际气温与标准气温的偏差，度。此时，首先必须考虑实际气温与标准气温的偏差，因此，在供高空飞行用的天气预报中，必须指明因此，在供高空飞行用的天气预报中，必须指明气温气温的正偏差的正偏差。39严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响 气温和空气密度对飞机起飞着陆性能的影响，气温和空气密度对飞机起飞着陆性能的影响，主要是影响起飞和着陆时主要是影响起飞和着陆时滑跑距离的长短滑跑距离的长短。无。无论是从飞行安全或战时需要，都要求飞机的滑论是从飞行安全或战时需要，都要求飞机的滑跑距离越短越好。跑距离越短越好。 一、对起飞滑跑距离的影响一、对起飞滑跑距离的影响 1 1、几个概念、几个概念40严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响（1 1）起飞滑跑距离：从飞机开始滑跑到飞机）起飞滑跑距离：从飞机开始滑跑到飞机开始离地之间的距离开始离地之间的距离（2 2）离地滑跑速度：飞机离开地面瞬间的地）离地滑跑速度：飞机离开地面瞬间的地速速( (飞机相对于地面的运动速度飞机相对于地面的运动速度) )（3 3）离地速度：飞机离开地面瞬间的空速）离地速度：飞机离开地面瞬间的空速( (飞飞机相对于空气的运动速度机相对于空气的运动速度) ) 41严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响2、飞机在起飞滑跑过程中的受力情况 图图2.82.8滑跑时作用在飞机上的力滑跑时作用在飞机上的力 42严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响 飞机起飞滑跑的运动方程可以写成（牛顿二定律）：飞机起飞滑跑的运动方程可以写成（牛顿二定律）： 由摩擦定律知，由摩擦定律知，F=fNF=fN。式中。式中f f为摩擦系数。由于滑跑时飞为摩擦系数。由于滑跑时飞机是作水平直线运动，所以各力在垂直方向上投影之和为机是作水平直线运动，所以各力在垂直方向上投影之和为零。零。 43严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响（CXfCY）=0 44严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响在无风条件下在无风条件下W0=V0 W0=V0 飞机在离地的瞬间，升力等于重力飞机在离地的瞬间，升力等于重力P=G P=G 45严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响3 3、讨论、讨论 （1 1）在其他因素不变时，空气密度减小，离地速度和滑跑距）在其他因素不变时，空气密度减小，离地速度和滑跑距离增大。因为空气密度减小，要获得同样的升力必须增大空速；离增大。因为空气密度减小，要获得同样的升力必须增大空速； （2 2）空气密度减小，使发动机的功率减小，飞机增速减慢，）空气密度减小，使发动机的功率减小，飞机增速减慢，因而使起飞滑跑距离增长。这也就是高原机场跑道比一般跑道因而使起飞滑跑距离增长。这也就是高原机场跑道比一般跑道长的原因。长的原因。 （3 3）当气压不变时，密度随气温升高而减小。所以。随着气）当气压不变时，密度随气温升高而减小。所以。随着气温的升高，起飞滑跑距离也将增长。温的升高，起飞滑跑距离也将增长。 46严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响 二、对着陆滑跑距离的影响二、对着陆滑跑距离的影响 1 1、概念、概念 （1 1）着陆滑跑距离是指从飞机接地到滑跑停止所）着陆滑跑距离是指从飞机接地到滑跑停止所经过的距离。经过的距离。 着陆滑跑实际是起飞滑跑的相反过程。所不同的着陆滑跑实际是起飞滑跑的相反过程。所不同的是，飞机起飞时的运动，决定于发动机的推力、空是，飞机起飞时的运动，决定于发动机的推力、空气阻力和摩擦力；着陆滑跑时，只有空气阻力和摩气阻力和摩擦力；着陆滑跑时，只有空气阻力和摩擦力，发动机推力基本上为零。擦力，发动机推力基本上为零。 47严选课件3.5 气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响气温和空气密度对飞机起飞着陆的影响2 2、对着陆滑跑距离的影响、对着陆滑跑距离的影响 升力与阻力之比，简称升阻比升力与阻力之比，简称升阻比 3 3、讨论、讨论 （1 1）空气密度减小时，接地速度和着陆滑跑距离增大。）空气密度减小时，接地速度和着陆滑跑距离增大。 因为飞机接地时，升力接近于重力，当空气密度小时，所需因为飞机接地时，升力接近于重力，当空气密度小时，所需的空速大，接地速度则大。另一方面，空气密度小，空气阻力的空速大，接地速度则大。另一方面，空气密度小，空气阻力也小，所以滑跑距离增长。也小，所以滑跑距离增长。 （2 2）当气压不变时，气温升高，着陆滑跑距离增长。）当气压不变时，气温升高，着陆滑跑距离增长。 48严选课件思考题思考题49严选课件解放军理工大学气象学院解放军理工大学气象学院2008.10.50严选课件