民用飛機標準爬升剖面性能計算

余若璇

【摘 要】本文分析和計算飛機的爬升性能計算分析方法，飛機在航路爬升時的受力情況分析其動力學(xué)方程，推導(dǎo)爬升性能（時間、距離和燃油消耗量）的計算方法和使用手冊中的爬升性能數(shù)據(jù)，討論標準爬升方式速度特點和影響因素。

【關(guān)鍵詞】爬升剖面；受力分析；性能計算；影響因素

0 引言

本文討論民用飛機標準爬升剖面性能計算方法，飛行剖面中的標準爬升階段，標準爬升過程是指從飛機起飛飛行航跡結(jié)束點（通常取離機場高度1500ft高度）按等表速等馬赫數(shù)爬升方式爬升到規(guī)定的巡航高度并達到巡航速度的過程。飛機爬升性能計算的主要特性參數(shù)是爬升梯度和爬升率，爬升性能計算確定飛機的爬升時間、爬升水平距離和爬升燃油消耗量。爬升性能主要由爬升速度、爬升時間、燃油消耗和爬升垂直高度及水平距離組成。本文件對爬升性能的計算分析的主要思路考慮按爬升方式（爬升速度），爬升受力分析，爬升性能的計算，影響爬升性能的因素分析這一系列思路流程來分析。

1 標準爬升方式

以等表速/等馬赫數(shù)爬升

通常使用恒定的指示空速（IAS）和馬赫數(shù)進行爬升。標準爬升剖面例如為：250 kt / 280kt / M0.78

因此，爬升可以被劃分為3 個階段：

1）低于10，000 英尺：以恒定的IAS=250 海里/小時爬升。速度受空中交通管制規(guī)定的限制。

2）高于10，000 英尺：以恒定的IAS=280海里/小時爬升。（限制到M0.78）。在10，000 英尺，飛機加速到更優(yōu)的爬升速度（280 海里/小時），只要馬赫數(shù)小于0.78 就保持這個速度。

3）高于轉(zhuǎn)換高度：以恒定的馬赫數(shù)=M0.78爬升。轉(zhuǎn)換高度是280海里/小時的IAS 等于M0.78 的高度。

2 爬升受力分析

圖1 爬升階段受力分析

圖 1 給出了爬升階段作用在飛機上的不同的力受力分析情況，把飛機簡化為一個質(zhì)點，爬升階段作用在飛機上的四個力如圖：沿著飛行航跡方向的推力T以及方向相反的氣動阻力D，沿著豎軸方向垂直于水平軸線的重力W，垂直于飛行航跡方向的升力L。對于穩(wěn)定勻速爬升，沿飛行航跡方向的力平衡可表達為方程（1）：

3 爬升性能的計算

爬升性能計算方法如下：選取以標準爬升剖面，以高度間隔為爬升過程剖面的數(shù)據(jù)狀態(tài)點作為數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)點，取高度間隔為？駐h，給出在爬升階段的爬升速度、爬升時間、爬升水平距離以及爬升所需燃油這些參數(shù)隨高度的變化。按照下列公式計算爬升性能參數(shù)：爬升過程中根據(jù)上一節(jié)爬升受力分析平衡等式。

4 影響爬升性能的因素分析

影響爬升性能因素分析，爬升性能的計算分析是在一定計算條件下得到的，改變這些計算條件，我們分別討論如氣壓高度，大氣溫度，飛行重量，風(fēng)等參數(shù)對爬升性能的影響，討論如下：

1）氣壓高度

由于空氣密度隨氣壓高度的上升而降低，爬升推力和阻力減小。但是，因為阻力減小的速度比可用推力的減小的速度慢，推力和阻力間的差值減小。因此，由于剩余推力小，爬升梯度和爬升率隨氣壓高度的上升而減小。

2）大氣溫度

隨著溫度的升高，空氣密度隨著溫度增高而降低，所以溫度增高的影響與高度增大的影響類似，導(dǎo)致爬升梯度和爬升率都減小。由于空氣密度變低，推力減小。結(jié)果，將產(chǎn)生高度相同的影響。

3）飛行重量

爬升梯度和爬升率與飛機重量成反比，因此對于給定的發(fā)動機額定推力、高度和爬升速度，重量的任何增加都會導(dǎo)致爬升梯度和爬升率的減小。

4）風(fēng)

爬升到巡航高度的過程中，遇到水平逆風(fēng)或者順風(fēng)，只改變爬升的地面距離，不影響爬升到巡航高度的時間和燃油消耗量。

【參考文獻】

[1]Airbus.Getting Grips with Aircraft Performance.Flight Operations Support & Line Assistance， January 2002[Z].

[2]陳冶懷.飛機性能工程[M].北京：中國民航出版社，1992.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]