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方程，推導爬升性能（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據，討論標準爬升方式速度特點和影響因素。

【關鍵詞】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束點（通常取離機場高度1500ft高度）按等表速等馬赫數爬升方式爬升到規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/等馬赫數爬升

通常使用恒定的指示空速（IAS）和馬赫數進行爬升。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，飛機加速到更優的爬升速度（280 海里/小時），只要馬赫數小于0.78 就保持這個速度。

3）高于轉換高度：以恒定的馬赫數=M0.78爬升。轉換高度是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據狀態點作為數據處理的數據點，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隨高度的變化。按照下列公式計算爬升性能參數：爬升過程中根據上一節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，風等參數對爬升性能的影響，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。結果，將產生高度相同的影響。

3）飛行重量

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

4）風

爬升到巡航高度的過程中，遇到水平逆風或者順風，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.

[責任編輯：楊玉潔]