起飞性能的优化.docx

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起飞性能的优化

分类号编号

UDC密级

中国民航飞行学院

毕业论文（设计）

题目起飞性能的优化

作者姓名秦伟

指导教师姓名及职称杨军利讲师凌晓华一级飞行教员

系及专业名称飞行技术与航空工程学院飞行技术系

提交日期6月2日答辩日期6月3日

答辩委员会主任评阅人

2004年6月2日

起飞性能的优化

学生：

秦伟指导教师：

杨军利凌晓华

摘要

在实际飞行中，由于装载和各种条件的变化，往往要根据实际情况对飞机起飞性能进行优化，以提高飞机的运输经济性和飞行安全。

起飞性能的优化主要有两个方面，一是通过合理的选择起飞襟翼和改进起飞爬升程序，增大最大起飞重量来改善飞机的起飞性能；二是当实际起飞重量小于最大起飞重量时，通过采用减功率或减推力起飞（灵活推力起飞），延长发动机的寿命和降低发动机的维护成本来提高飞机的运输经济性。

本文在分析原理的基础上，介绍了具体的使用方法，并对优化起飞性能的方法进行了讨论和总结。

关键词起飞性能；改进爬升；减推力起飞

OptimizetheTake-offPerformance

Abstract:

Inactualflight,becauseofthechangeofloadandallkindsofconditions,thetakeoffperformanceshouldbeoptimizedtoimprovethetransporteconomicandflightsafetyoftheairplane.Twoaspectsareincludedinoptimizingtakeoffperformance,onehand,increasingmaximaltake-offweightbychoosingappropriatetake-offflapsandimprovedclimb;theotherhand,whentheactualaircrafttakeoffweightlowerthanthemaximumpermissibleweight,reducingthrusttakeoff（FlexibleThrust）canextendthelifeoftheengineandreduceproductioncostsofsafeguard.Onthebasisofanalyzingtheaxiom,thisthesisintroducesandsummarythemethodofoptimizingthetake-offperformance.

Keyword：

takeoffperformance、improvedclimb、reducedthrusttakeoff

引言

在实际飞行中，由于装载情况和各种条件的变化，经常需要根据实际情况对起飞性能进行优化以提高飞机运输经济性。

由于航空运输有很大的季节性和地域性，在一些“黄金周”中和“黄金航线”上，有很丰富的货源和客源，因此，需要考虑如何充分发挥飞机的性能，使之能运输更多的商载。

欧洲空客公司推出A320时有这样一个比较：

A320和B737相比客舱显得更宽敞舒适，如果因此使得A320每次在允许的条件下多上一位旅客，则该航班一年中会因此而增加很多的收益。

同样，如果每次在条件允许的情况下多运输一点商载也会因此而带来不少的收益。

优化起飞程序增大起飞重量正是经常使用的手段和方法。

另一方面，在营运淡季中和一些比较冷门的航线上，飞机实际重量小于条件限制的最大起飞重量，当外界气象条件比较好且机场跑道较长、无污染，净空条件好时，为了延长发动机寿命，减少燃油消耗和降低起飞噪音，可以采用减推力或减功率起飞。

实验证明：

高涵道比涡轮风扇发动机，发动机推力减少10%，涡轮前温度可降低30摄氏度到40摄氏度，发动机热端部件寿命可延长近一倍，这大大提高了发动机的可靠性，降低了发动机的维护费用，提高了运输经济性。

灵活起飞已被飞机制造商作为标准程序推荐给了用户。

优化起飞程序增大起飞重量和灵活功率起飞这两个问题在航空营运中有很重要的意义，因为从某种角度上说，一班飞机起飞后它能带来的效益就确定了，所以对于飞行员来说，解决好起飞问题可以很好地改善航班运输经济性。

1、优化起飞程序增大起飞重量

飞机的最大起飞重量是影响运输飞行经济性的重要因素，同时也是影响飞行安全的因素之一。

在保证安全的前提下，同一飞机的起飞重量越大,则商载越大，那么飞机的运输经济性就会越好一些。

对某一飞机而言通常是根据起飞机场和飞机实际起飞重量选择合理的起飞襟翼或选择改进爬升（改变起飞时的离地速度）来增大最大起飞重量的。

飞机从地面开始加速滑跑到飞机离地高度不低于1500英尺，完成从起飞到航路爬升构形的转换，速度不小于1.25ＶＳ，爬升梯度达到规定值的过程叫起飞。

在研究飞机的起飞性能时，飞机的最大起飞重量是起飞性能很重要的一个参数，它反映了飞机起飞性能的好坏。

在实际飞行中,飞机的最大起飞重量受到场地条件、起飞航道性能、刹车能量、轮胎速度、越障能力等很多因素的限制。

其中场道条件和起飞航道第二段最低爬升梯度对最大起飞重量的限制比较明显,因此首先说明一下为什么它们会限制一个最大起飞重量。

1.1场道条件对最大起飞重量的限制

场地条件是影响飞机最大起飞重量的最主要因素之一，在任何时候，必须考虑一台发动机停车后飞机的性能。

下面就简要的用平衡场地法来说明一下场道条件是如何来限制一个最大起飞重量的。

把中断起飞可用距离（L中断）与继续起飞可用距离相等的跑道称为平衡跑道。

在平衡跑道上，中断起飞可用距离和继续起飞可用距离相等，用起飞可用距离（L可用）表示。

用起飞可用距离在中断起飞距离和继续起飞距离图上作一条水平线，对不同的起飞重量会出现以下三种情况。

L

1.1.1飞机起飞重量小（W1）L继需L中需

飞机以小重量起飞，如图1L可用

即L中可=L继可>L平衡L平均

当V识别L继可，

图1飞机以小重量起飞

L中需

当V识别>Vb时，L继需L中可，只能继续起飞；当Va≤V识别≤

Vb，

L继需≤L继可，L中需≤L中可，既可以中断起飞又可以继续起飞。

综合上述，无论在那种条件下单发失效都能保障飞行安全，这种情况是允许的。

1.1.2飞机以大重量起飞时（W3）飞机以大重量起飞，如图2

即L中可=L继可

当V识别≥Vb时，L继需≤L继可，L平均

L中需>L中可，只能继续起飞；L可用

当V识别≤Va时，L继需>L继可，

图2飞机以大重量起飞

L中需≤L中可，只能中断起飞；VaV平衡VbV

当VaL继可，L中需>L中可，既不能中断起飞又不能继续起飞，出现了“进退两难，无法处置”的速度范围。

说明飞机的起飞重量太大，超过了跑道限制的最大起飞重量，这种情况是不允许的。

1.1.3飞机以某个重量起飞（W2）

飞机以跑道限制的重量起飞，如图3LL继需L中需

即L中可=L继可=L可用=L平衡

当V识别>V平衡时，L继需

L中需>L中可，只能继续起飞

图3以跑道限制的重量起飞

当V识别L继可时，V平衡V

L中需

中断起飞距离和继续起飞距离曲线与起飞可用距离曲线相交于同一点。

显然飞机既不会出现“既可继续起飞也可中断起飞”的速度范围，也不会处于“进退两难”的境地，但如起飞重量稍过W2就会出现“无法处置”的速度范围，可见这个W2就是跑道限制的最大起飞重量。

实际使用中常常把飞机的起飞重量与对应的FAR起飞距离（中断和继续）用图表形式绘出，这样可以通过专门的图表来确定跑道限制的最大起飞重量。

1.2起飞航道对最大起飞重量的限制

在研究起飞性能时，不仅要研究起飞场道性能，而且还要研究起飞航道性能，所谓起飞航道是指飞机从离地35英尺到飞机高度不小于1500英尺，速度增加到不小于1.25VS，爬升梯度满足FAR要求的最小梯度要求，并完成收起落架，收襟翼的阶段。

在分析起飞航道性能时，不仅要考虑全发起飞，而且还要考虑起飞过程中一台发动机停车后的起飞剖面。

飞机在一发停车而继续起飞的情况下，一定要保证各起飞航道具有规定的上升梯度。

一台发动机停车后，在起飞航道飞机速度较小。

可能比对应构型下的陡升速度小，而且襟翼在起飞位置，飞机阻力较大，而在起飞航道又要求较大的上升梯度。

所以在飞行中，通过限制飞机的起飞重量来保证飞机在起飞过程中任何速度大于V1的时候出现一台发动机停车，继续起飞后飞机的实际上升梯度不小于FAR规定的最小梯度要求，因此飞机的起飞重量常常要受到起飞航道的上升梯度的限制。

一般来说，最大起飞重量应该为上述各种限制的最小值，如果简单的选择上述的最小值作为最大起飞重量，势必影响飞机的使用性能，飞机的性能没有得到充分的发挥，经济性也不高，因此有必要对起飞程序进行优化。

在场道条件较好的跑道上，由场道条件确定的最大起飞重量可能远远大于由上升梯度条件确定的最大起飞重量，如果以上升梯度条件确定最大起飞最大重量作为最大起飞重量起飞将会“浪费”很多跑道，飞机最大起飞重量较小，经济效益也很低。

在这种情况下，就应该改进起飞程序，优化起飞性能。

对于不同的机型，也常采用不同的优化起飞性能方法，通常根据机场和飞机重量通过选择合适的起飞襟翼或选择改进爬升程序来增大最大起飞重量。

1.3合理地选择起飞襟翼

由升力公式Y＝1/2CLρV²S知：

在起飞过程中，离地速度VLOF和升力系数CL是影响升力的两个主要因素。

而升力系数CL由飞机迎角，机翼弯曲程度和机翼表面质量所影响。

起飞过程中，飞机迎角和表面质量都基本确定。

所以CL主要由机翼的弯曲程度影响，也即CL只和襟翼的位置有关。

襟翼位置越大：

CL越大，离地速度越小，升阻比K越小，飞机离地后爬升梯度越小。

因此，采用较小偏度的起飞襟翼起飞可以使飞机的爬升能力变好，使爬升梯度限制的最大起飞重量增大。

同时，因需要更长的跑道在地面加速而使得场道条件限制的最大起飞重量减小。

尽管减小起飞襟翼使跑道限制的最大起飞重量减小，但可以使爬升梯度限制的最大起飞重量最大。

综合起来，当跑道长度相对较长时，可以通过减少起飞襟翼角度的方法使最大起飞重量增加。

起飞襟翼位置越大，所需跑道长度越短，但飞机的爬升能力越差。

在实际飞行中，对于跑道相对较长的情况，可以时用较小的起飞襟翼；对于跑道相对较短的机场，根据与上面相似的分析应使用较大的起飞襟翼，可以增大该机在机场的最大起飞重量，起飞时合理的使用起飞襟翼可以使飞机的起飞性能进一步得到发挥。

例如，某飞机在一特定机场起飞，使用襟翼15起飞，机场气温20℃，标高2000尺，跑道长8500尺，无坡度，静风，场道限制的最大起飞重量为60500公斤，爬升梯度限制的最大起飞重量为51500公斤，那么在这个机场的最大起飞重量应该为51500公斤。

但如果使用襟翼5起飞，则场地限制的最大起飞重量为59500公斤，而爬升梯度限制的最大起飞重量为55000公斤，通过合理选择起飞襟翼，该机在该机场的最大起飞重量增加到55000公斤，提高了运输飞行的经济性。

有些飞机的飞行手册还有专门的用于选择起飞襟翼的图表，如图4就是某飞机根据机场和飞机的重量来选择起飞襟翼的图表，例如某飞机在某一特定机场起飞，