5 飞机的起飞和着陆性能

北航509教研室2002.2制作群张曙光谭文倩姜再明张田飞刘峰策划、审定张曙光2002.02内容引言5-1飞机的起飞性能5-2飞机的着陆性能5-3改善高速飞机起飞着陆性能的措施小结北航509运动及受力特点o速度改变很快的非定常运动o地面滑跑时承受地面对机轮的支反力和摩擦力o地面运动及近地飞行时气动力要考虑地面效应的影响第五章:引言o构形变化：放下起落架、打开襟翼等增升装置、使用减速板等等北航509第五章:引言地面效应近地面翼尖涡削弱近地面上下洗削弱αCyαPpx有地面效应1)升力系数增加2)诱导阻力减少3)产生附加低头力矩(T型尾除外)4)空速管静压口置于翼下方时，静压读数偏高，从而空速读数偏低。北航509主要性能指标起飞：滑跑距离，起飞距离，起飞时间，离地速度着陆：着陆距离，滑跑距离，着陆时间，接地速度距离短,时间少,接地/离地速度低，则性能好第五章:引言北航509飞机从起飞线开始滑跑，离地并爬升到机场上空的安全高度，这一加速过程称为起飞。以前三点式为例展开讨论。5-1飞机的起飞性能根据机场四周障碍物选取，常采用25m、15m或10.7m，与飞机类型有关。概念：起飞稳定上升平飞增速初始稳定上升起飞线起飞滑跑11TL、上升加速22TL、收起落架收襟翼21qf21qfTTTLLL前三点式飞机的起飞过程VRVld安全高度VHVHV4三轮滑跑两轮滑跑VR(抬前轮)=0.7~0.9VldVld(离地)VH(安全高度)=1.3Vld(或按规范)北航509应分别对抬前轮前后两段进行数值积分后相加。因为两段中飞机姿态不同，其迎角及升、阻系数也不同。假设滑跑过程中的两主轮着地，推力与地面平行。地面滑跑距离L1和时间T1的计算精确计算5-1飞机的起飞性能近似计算FQPtVgGkyddfNFYGN干硬土草地湿水泥跑道干水泥跑道摩阻系数,10.0~07.0,05.0~03.0,04.0~02.0fNFYGQkyPV北航5095-1飞机的起飞性能)(ddkykyYGfQPfNQPtVgG)(2dd12kykyyxfCCGSVfGPGfYQfGPtVgtVLfCCGSVfGPgVtyxdd)(2dd2ky北航50911LT，分析），（，，yxfCCVfGPldky5-1飞机的起飞性能2ldld02ky2102ky1)(2d21)(2d1VyxVyxfCCGSVfGPVgLfCCGSVfGPVgT起飞需尽快获取能量,并产生足够大的升力系数可用数值积分或图解积分求解。注意：气动特性中考虑相应的构形和地效。北航509pjpjpj)(FQPagG其中，fGKfGKGfGFQFQFQVVV2/)1()(21|)(|)(21)ldld0pjld（离地升阻比，由起飞极曲线确定constatVpjdd假设为匀加速运动过程，5-1飞机的起飞性能工程估算Ppj由Pky~V曲线取平均值，可取为0.9P0（P0V=0，发动机起飞状态）gfGPa)(pjpj北航509fGPVgaVTfGPVgaVL)/(1)/(212pjldpjld1pj2ldpj2ld15-1飞机的起飞性能对于Pky/G和G/S均较大的高速飞机，忽略气动力的影响。ldld02ldky1012ldky211d121d21VVfGPVgfGPVgTfGPVgfGPVgLld2ld156.072.0VVPVVP，其中，（对距离和时间分别按P取统计平均）粗略估算北航509离地条件YPYGp)sin(ldkyldld2ySCGV发动机安装角不大不太大PGPldky/离地升力系数，据飞机近地面、起飞襟翼构形的升力特性和αld确定。5-1飞机的起飞性能m3.0~2.0)2~5.1()2jhwld护尾包离地xyyCCyyCCld)3)()9.0~8.0()1maxddld起飞构形yyyCCC限制条件jxhw0.2~0.3mpkyP离地速度的确定北航5091cos0)1:θ,θ假设pjky)2PQPP运动特点。升阻特性复杂起落架逐渐收起,无地效,地效有能量法近似计算5-1飞机的起飞性能空中段水平距离L2和时间T2的计算能量守恒2pj2ld222LPVgGHGVgGHpj222ld2pj2),2(VLTHgVVPGLH,,,)(21)1ldpj不计地效确定发动机起飞状态按GYVVVHGYQPQPPHVV],)()[(21)2ldpj有地效,放起落架无地效,收起落架pj的确定方法P北航5094标准操纵:通过机场上空，进行4转弯飞行。5-2飞机的着陆性能123着陆前准备放起落架放襟翼H≥200m，对准跑道着陆点，下滑至安全高度飘落拉平平飞减速下滑地面滑跑地面减速段,按匀减速估算44TL、6~12m0.5~1m0.15~0.25m拉杆充分利用空气阻力减速;推杆前轮着地,由三点滑跑两点滑跑;刹车33TL、空中减速段,用能量法估算飞机从安全高度(25m处)下滑过渡到地面滑跑，直至完全停止运动的整个减速过程。着陆过程H=25mVHVjd43zl43zl,TTTLLL北航509jd1jd2ySCGkV经验指出，jd)7.0~6.0(yyHCC接地速度Vjd进场速度VH速度修正系数，取0.9～0.95min{Cydd,Cyhw,Cyφ},计及地效、襟翼处于着陆位置5-2飞机的着陆性能接地速度和进场速度的确定飞机主轮开始接触地面瞬间的速度(升力开始不能平衡重量)。飞机下滑至安全高度(25m)处的瞬时速度。jd)3.1~2.1(VVH北航509能量法近似计算)(21)3jdpjHQQQQ变化不大，5-2飞机的着陆性能空中段水平距离L3和时间T3的计算1cos0)1:θ,θ假设)(0)2ky慢车P能量守恒3pj2jd222LQVgGHGVgGH)()2()2(jd213pj332jd2pj2jd2pj3VVLVLTHgVVKHgVVQGLHHH)(jd21KKHjdpj,VK3LVjd,L4;但L4比L3重要，所以要求Vjd分析北航509)1(2)(jdpjpjKfgFQGga假设:按全部使用刹车的三点滑跑，匀减速运动。着陆构形升阻比轮、地状况+刹车5-2飞机的着陆性能着陆滑跑距离L4和时间T4的计算近似计算)1(2,)1(2jdjdpjjd4jd2jdpj2jd4KfgVaVTKfgVaVLjdjdxyCCjdjdKV，f44,TL分析北航509一般由空中性能确定，起飞时用满油门，必要时带起飞加速器。现代飞机的飞行速度和翼载荷不断增加，使起飞和着陆滑跑距离大大加长。参数要求)()()(ldldkyxyyCCfCSGVGP，，，，为了尽快加速飞机达到离地要求和安全高度，需要增升、减阻、大推进，即措施)/(kyGP)/(SG一般由空中性能和飞行品质确定。5-3改善高速飞机起飞着陆性能的措施起飞北航509可采用各种增升装置，包括常规翼面增升、变后掠增升、动力增升，或更先进的兼顾亚、跨、超的气动布局。注意增升同时控制阻力，以免对加速不利。所以应适当选用增升装置的位置，使飞机具有较大升阻比。)(ld增升yCf改善跑道表面状况。外界条件影响发动机效率以及推力下坡有利于起飞加速；逆风有利于减小地速(机场跑道与常年风向相一致)。而机场高度增加、温度增加，都对起飞不利。5-3改善高速飞机起飞着陆性能的措施北航509外界条件同起飞类似。因K有利，故可全部打开。减速板，刹车，减速伞，反推力装置，机械装置（舰载机多用）。参数要求为了使飞机从安全高度回到机场、减速停止，需要增升、增阻、多方制动，减速力尽量大以吸收能量，即着陆措施),()(jdjdjdxyxyCCKfCCSGV，，，，)/(SG不取决于着陆性能。增升装置其它减速装置上坡、逆风着陆有利；机场高度增加对着陆不利；温度变化影响不大(发动机慢车)。5-3改善高速飞机起飞着陆性能的措施北航5091）增加厚度增升（不实际）2）增加弯度增升3）增加附面层能量延迟分离4）混合2）和3）。例如:涡发生器、前缘缝翼、附面层吸除、吹气等后退式缝翼开缝襟翼5-3改善高速飞机起飞着陆性能的措施增升原理与装置fαCy简单前襟、后襟、分裂式襟翼例如：αCyαCy北航509性能改善原理。，，；，，jdzlzlldqfqfVTLVTL)(,:,:参数影响规律增升增加减速度着陆增升增加加速度起飞起飞着陆主要性能指标起飞着陆性能计算能量法空中减速运动匀加地面工程估算精确计算用数值法:/:第五章:小结