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性能分析南京航空航天大学余雄庆概念设计流程设计要求、适航条例设计要求、适航条例设计要求、适航条例全机布局设计全机布局设计发动机选择发动机选择机身外形初步设计机身外形初步设计机翼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 …… 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 …… 确定主要参数确定主要参数尾翼外形初步设计尾翼外形初步设计总体布置总体布置形成初步方案形成初步方案满足要求？方案最优？设计满足要求？方案最优？ Yes No 分系统分系统初步方案初步方案初步方案分析起落架起落架性能分析内容 • 商载－航程性能 • 起飞距离 • 爬升性能 • 着陆距离商载－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。商载－航程图的含义商载航程 0 1 2 3 4 5 最大乘客数＋行李最大起飞重量限制满油最大载客时对应的航程容积限制的最大商载基本空重使用项目最大载客＋行李货物备用燃油 00 起飞重量最大起飞重量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部分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11 22 33 44 55 商载－航程性能的计算 • Breguet 航程计算公式 ( . ) ln initial final WV LRang N Mi C D W ⎛ ⎞⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠ 其中： V: 是巡航速度（Knots） C: 是发动机蚝油率（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。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。典型商载－航程图 A330－300的航程能力起飞速度的定义 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 V2 > 1.2 VS 起飞速度的定义起飞距离的定义 • 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。单发失效情况的起飞距离 “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。 FAR25要求的起飞距离起飞距离计算的基本公式 [ ]( )fg dV ga T D F T D W LW dt W μ⎡ ⎤= − − ⇒ = − − −⎣ ⎦ 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 CL↑ → Sto↓ • 起飞时的阻力系数 CD ↓ → Sto ↓ • 机场高度和温度 H↓ → Sto ↓ 计算起飞距离的近似方法爬升性能 sinT D W θ= + 爬升梯度为： T D W θ −＝ T cos ( L W Wθ θ = ≈ 是小值）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。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。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），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。 sinT D W θ= + 爬升梯度： T D W θ −＝ cos ( L W Wθ θ = ≈ 是小值）着陆距离的定义着陆距离＝进场距离（稳定滑翔）＋拉平距离（减速滑翔）＋地面滑行距离着陆距离的定义进场速度 • 进场速度定义为失速速度的1.3倍。 1.3a stallV V= max 1 2 L stall L MV SCρ = Vstall为飞机着陆时的失速速度； ML为飞机着陆重量； ρ为机场空气密度； CLmax为飞机着陆状态时的最大升力系数。着陆距离的计算 • 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。着陆距离与失速速度之间的统计关系（喷气客机）着陆距离与失速速度之间的统计关系（涡桨支线客机）作业 • 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 –着陆距离性能分析概念设计流程性能分析内容商载－航程性能商载－航程图的含义商载－航程性能的计算典型商载－航程图起飞速度的定义起飞速度的定义起飞距离的定义单发失效情况的起飞距离 “决策速度”和“平衡场地长度” FAR25要求的起飞距离起飞距离计算的基本公式影响起飞距离的因素计算起飞距离的近似方法爬升性能爬升性能第二阶段限制重量第二阶段爬升梯度的校核着陆距离的定义着陆距离的定义进场速度着陆距离的计算着陆距离与失速速度之间的统计关系（喷气客机）着陆距离与失速速度之间的统计关系（涡桨支线客机）作业

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