民用飞机标准爬升剖面性能计算

余若璇

【摘 要】本文分析和计算飞机的爬升性能计算分析方法，飞机在航路爬升时的受力情况分析其动力学方程，推导爬升性能（时间、距离和燃油消耗量）的计算方法和使用手册中的爬升性能数据，讨论标准爬升方式速度特点和影响因素。

【关键词】爬升剖面；受力分析；性能计算；影响因素

0 引言

本文讨论民用飞机标准爬升剖面性能计算方法，飞行剖面中的标准爬升阶段，标准爬升过程是指从飞机起飞飞行航迹结束点（通常取离机场高度1500ft高度）按等表速等马赫数爬升方式爬升到规定的巡航高度并达到巡航速度的过程。飞机爬升性能计算的主要特性参数是爬升梯度和爬升率，爬升性能计算确定飞机的爬升时间、爬升水平距离和爬升燃油消耗量。爬升性能主要由爬升速度、爬升时间、燃油消耗和爬升垂直高度及水平距离组成。本文件对爬升性能的计算分析的主要思路考虑按爬升方式（爬升速度），爬升受力分析，爬升性能的计算，影响爬升性能的因素分析这一系列思路流程来分析。

1 标准爬升方式

以等表速/等马赫数爬升

通常使用恒定的指示空速（IAS）和马赫数进行爬升。标准爬升剖面例如为：250 kt / 280kt / M0.78

因此，爬升可以被划分为3 个阶段：

1）低于10，000 英尺：以恒定的IAS=250 海里/小时爬升。速度受空中交通管制规定的限制。

2）高于10，000 英尺：以恒定的IAS=280海里/小时爬升。（限制到M0.78）。在10，000 英尺，飞机加速到更优的爬升速度（280 海里/小时），只要马赫数小于0.78 就保持这个速度。

3）高于转换高度：以恒定的马赫数=M0.78爬升。转换高度是280海里/小时的IAS 等于M0.78 的高度。

2 爬升受力分析

图1 爬升阶段受力分析

图 1 给出了爬升阶段作用在飞机上的不同的力受力分析情况，把飞机简化为一个质点，爬升阶段作用在飞机上的四个力如图：沿着飞行航迹方向的推力T以及方向相反的气动阻力D，沿着竖轴方向垂直于水平轴线的重力W，垂直于飞行航迹方向的升力L。对于稳定匀速爬升，沿飞行航迹方向的力平衡可表达为方程（1）：

3 爬升性能的计算

爬升性能计算方法如下：选取以标准爬升剖面，以高度间隔为爬升过程剖面的数据状态点作为数据处理的数据点，取高度间隔为？驻h，给出在爬升阶段的爬升速度、爬升时间、爬升水平距离以及爬升所需燃油这些参数随高度的变化。按照下列公式计算爬升性能参数：爬升过程中根据上一节爬升受力分析平衡等式。

4 影响爬升性能的因素分析

影响爬升性能因素分析，爬升性能的计算分析是在一定计算条件下得到的，改变这些计算条件，我们分别讨论如气压高度，大气温度，飞行重量，风等参数对爬升性能的影响，讨论如下：

1）气压高度

由于空气密度随气压高度的上升而降低，爬升推力和阻力减小。但是，因为阻力减小的速度比可用推力的减小的速度慢，推力和阻力间的差值减小。因此，由于剩余推力小，爬升梯度和爬升率随气压高度的上升而减小。

2）大气温度

随着温度的升高，空气密度随着温度增高而降低，所以温度增高的影响与高度增大的影响类似，导致爬升梯度和爬升率都减小。由于空气密度变低，推力减小。结果，将产生高度相同的影响。

3）飞行重量

爬升梯度和爬升率与飞机重量成反比，因此对于给定的发动机额定推力、高度和爬升速度，重量的任何增加都会导致爬升梯度和爬升率的减小。

4）风

爬升到巡航高度的过程中，遇到水平逆风或者顺风，只改变爬升的地面距离，不影响爬升到巡航高度的时间和燃油消耗量。

【参考文献】

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

[2]陈冶怀.飞机性能工程[M].北京：中国民航出版社，1992.

[责任编辑：杨玉洁]