飛機(jī)飛行性能
[拼音]:feiji feixing xingneng
[外文]:aircraft performance
描述飛機(jī)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)規(guī)律的諸參數(shù),包括飛機(jī)的速度、高度、航程、航時(shí)、起飛、著陸和機(jī)動(dòng)飛行等性能。飛機(jī)作定常(加速度為零)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的性能稱(chēng)為基本飛行性能,包括最大水平飛行速度、最小水平飛行速度、爬升率、升限和上升時(shí)間等。
最大水平飛行速度(vmax)
在一定飛行高度上,飛機(jī)所能達(dá)到的最大定常水平飛行速度,常用馬赫數(shù)表示,是飛機(jī)的重要性能指標(biāo)之一,對(duì)軍用飛機(jī)尤為重要。飛機(jī)飛行所受的外力(圖1 )有升力Y、阻力Q、發(fā)動(dòng)機(jī)推力P和重力G,V為飛行速度,θ為航跡傾角。定常水平飛行(簡(jiǎn)稱(chēng)平飛)時(shí),θ=0°。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝角很小時(shí),可認(rèn)為推力與阻力作用在一條直線上,這時(shí)推力與阻力平衡,即P=Q;升力和重力平衡,即Y=G。為確定最大水平飛行速度,可用作圖法,作出在一定飛行高度上發(fā)動(dòng)機(jī)滿油門(mén)可用推力與速度的關(guān)系曲線和平飛阻力與速度的關(guān)系曲線。與兩曲線在右方的交點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的速度,就是這一高度的最大水平飛行速度(Vmax)(圖2)。飛機(jī)在巡航(可持續(xù)進(jìn)行的速度、高度等參數(shù)基本不變的一種比較經(jīng)濟(jì)的飛行狀態(tài))時(shí)的速度稱(chēng)巡航速度,常為最大水平飛行速度的70%~80%。
最小水平飛行速度(Vmin)
在一定飛行高度上能維持飛機(jī)定常水平飛行的最小速度。Vmin越小,飛機(jī)的起飛、著陸和盤(pán)旋性能越好。按Y=G的條件可以得出
式中Cy為飛機(jī)的升力系數(shù)(見(jiàn)空氣動(dòng)力特性),ρ 為空氣密度,S為機(jī)翼面積。當(dāng)迎角達(dá)臨界值時(shí),升力系數(shù)最大值Cymax,對(duì)應(yīng)的最小速度為
這個(gè)關(guān)系式表明升力系數(shù)取值不同便可得到不同的最小速度,Cymax的值越大,可使Vmin的值越小。但一般在飛行中并不使升力系數(shù)達(dá)到Cymax,而是略小于此值就不再降低速度,以避免失速。實(shí)際上,當(dāng)Cy達(dá)到比Cymax小的某一值時(shí)就會(huì)出現(xiàn)不希望的抖振現(xiàn)象,預(yù)示飛機(jī)即將失速。為了安全,通常用這時(shí)的升力系數(shù)來(lái)確定Vmin。這是按Y=G的條件來(lái)確定最小速度。而維持等速平飛的條件除Y=G外,還需要P=Q。因此,在高空發(fā)動(dòng)機(jī)推力大大降低的情況下,最小速度還受到發(fā)動(dòng)機(jī)推力的限制。由最小水平飛行速度到最大水平飛行速度的間隔,稱(chēng)為飛機(jī)的飛行速度范圍。
爬升率
在一定的飛行重量和一定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下,飛機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)上升的高度。在定常水平飛行中推力等于阻力(假設(shè)飛行航跡與推力同一方向),通常在 Vmin與Vmax之間發(fā)動(dòng)機(jī)的推力除了克服定常水平飛行的阻力外,還有一部分剩余推力(ΔP=P–Q),可用以爬升。剩余推力達(dá)最大值時(shí),航跡傾角θ也達(dá)到最大值。當(dāng)ΔP與V之積達(dá)到最大值時(shí),可以得到最大爬升率。不同飛行高度的最大爬升率和最大航跡傾角是不同的。提高最大爬升率可以使飛機(jī)迅速上升到所需要的或有利的高度,這對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)尤為重要。為此,除設(shè)法減小阻力和降低飛機(jī)重量外,重要的措施是加大推力。
升限
飛機(jī)能進(jìn)行平飛的最大飛行高度,有理論升限與實(shí)用升限兩個(gè)概念。理論升限是飛機(jī)能維持等速平飛的最大高度,在此高度上飛機(jī)只能以唯一的速度作等速平飛。隨著高度的增加,剩余推力越來(lái)越小,最大爬升率也隨之變小漸至為零,所以要達(dá)到爬升率為零的高度所需要的時(shí)間將為無(wú)窮大,因此用定常直線上升的辦法實(shí)際上達(dá)不到這樣的高度,故稱(chēng)這一高度為理論升限。在實(shí)踐中規(guī)定最大爬升率略大于零的某一定值(對(duì)噴氣飛機(jī)通常取5米/秒)所對(duì)應(yīng)的高度為實(shí)用升限。對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)來(lái)說(shuō),升限高有由高度優(yōu)勢(shì)用俯沖的辦法轉(zhuǎn)為速度優(yōu)勢(shì)的可能,對(duì)于轟炸機(jī)和偵察機(jī)則易于避免地面炮火的攻擊。除理論升限和實(shí)用升限外還有動(dòng)升限,它是飛機(jī)通過(guò)躍升(見(jiàn)機(jī)動(dòng)飛行)動(dòng)作所能達(dá)到的最大高度。動(dòng)升限大于理論升限,但飛機(jī)在動(dòng)升限上不能維持直線平飛。
上升時(shí)間
飛機(jī)從一個(gè)高度爬升到另一高度所需的時(shí)間。在爬升過(guò)程中采用相應(yīng)高度的最大爬升率,便可得到最短的上升時(shí)間。由于最大爬升率隨高度增加而下降,所以高度越高,爬升單位高度所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)。
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文章名稱(chēng):《飛機(jī)飛行性能》
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