民用飞机起飞-着陆性能计算技术概述

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1、民用飞机起飞/着陆性能计算技术概述摘要电子飞行包(ElectricFlightBag,EFB)是辅助飞行员飞行的一种有效工具，该辅助工具可以在起飞阶段和着陆阶段执行起飞/着陆性能计算功能，为飞行员提供飞机操作参数参考，提高飞机飞行安全系数和运行效率，在一定程度上可以降低航空公司的飞机运行成本。【关键词】电子飞行包起飞性能计算着陆性能计算民用飞机性能计算是航线飞行的一项重要内容，其不仅涉及飞机气动性能、发动机性能、起飞、爬升、巡航、渐近、着陆飞行性能，机动转弯性能，还涉及如何根据飞行任务包，运用现代计算机技术优化理想的航线，保证飞机的

2、燃油经济性能和最佳飞行品质，最终实现自由飞行的目的。早在上世纪1935年美国DouglasDC-3采用简单的襟翼技术大大改善了飞机着陆性能。1958年Boeing公司采用前缘缝翼与后缘襟翼组合技术，提高了飞机增升减阻性能。60年代美国军用运输机C-130E采用了Rolle-Royce公司AE_2100DE发动机技术和先进翼型技术，使飞机最大飞行速度提高21%，爬升时间降低50%，升限航程增大40%，飞机推力增大29%燃油效率提高15%。这些气动性能改善技术直到今天也一直在使用。70年代，美国学者A.E.Bryson提出了基于状态能量

3、近似的性能优化策略，对超音速飞机爬升滑翔等性能进行了分析。本文主要描述飞机性能计算低速部分的性能计算，即起飞性能计算和着陆性能计算。1起飞性能计算起飞性能计算讨论的过程为离跑道35ft前的起飞全过程，分为地面滑跑、抬前轮和拉起到安全高度三个过程。起飞阶段航迹图如图1所示。起飞性能计算输出内容包括起飞速度和起飞限重：1.1起飞决断速度（VI）VI是机组决定中断起飞的最大速度，确保飞机不冲出跑道，VI不小于临界发动机失效瞬间速度加上驾驶员意识到发动机失效并做出反应的时间延迟的速度增量，延迟时间一般取1秒，此外，VI不大于抬前轮速度。在进

4、行中断起飞时，起飞决断速度（VI）是“措施”速度。1.2抬前轮速度（VR）是指起飞过程中起始抬前轮，以使飞机在35英尺时获得起飞爬升速度（V2）。起飞抬前轮速度（VR）不能小于起飞决断速度（VI）或1.05倍的空中最小操纵速度（Vmca）。1.3起飞安全速度（V2）是当飞机在一发失效时迗到离地面上空35英尺时应迗到的最小爬升速度，起飞安全速度不得小于和VR加上在飞机达到高于起飞表面35英尺米高度时所获得的速度的增量。1.4起飞最大重量飞机在起飞时必须能产生大于航空器本身重力的升力，才能使飞机离开地面升空。由于飞机在设计之初所能产生升

5、力已固定，因此飞机本身的起飞最大重量受到限制，以保障能够正常起飞离地。在实际应用中，最大起飞重量还要受其他因素的限制包括：1.4.1机场高度（气压高度）气压高度变化伴随着空气密度变化，密度变化会使发动机性能和机翼效能发生变化。1.4.2气温气温升高会导致空气密度变小，使得发动机效率降低。1.4.3跑道长度跑道长度会影响飞机离地前的可用加速距离。如果跑道过短，飞机有可能没有足够时间加速到预期起飞速度。1.4.4跑道状况跑道有积雪或凹凸不平就会产生较多阻力使得飞机加速较缓慢。1.4.5障碍如果机场起落航线上有障碍物，那么最大起飞重量还要

6、受进一步限制，因为必须保证航空器有足够的越障能力。例如，在跑道前方有山丘的情况下，飞机在起飞后必须能够快速爬升以越过山丘。2着陆性能计算着陆性能计算是指从高于跑道着陆表面50ft开始下滑进场，接地后减速，直到飞机在跑道上完全停下为止的过程。着陆性能计算主要研究着陆速度(跑道入口速度)和着陆距离：2.1着陆速度(VREF)着陆参考速度是在距离跑道着陆表面50ft处的稳定进近速度，根据CCAR25.125的规定VREF不小于飞机失速速度的1.23倍。2.2着陆距离是指从飞机从离跑道50ft高度的点到飞机完全停止那点的水平距离，可将着陆距

7、离D分成三段：着陆空中段距离Degl：飞机从离跑道50ft高度直到飞机主轮接地点的水平距离；着陆过渡段距离Deg2:飞机主轮接地到刹车等减速措施全部生效时的水平距离；着陆刹车段距离Deg3:减速措施全部生效直到飞机全停点的距离。着陆距离D=Degl+Deg2+Deg3,为保证飞机能安全着陆，根据CCAR121.195的规定，干跑道的着陆场长DRD为实际着陆距离D除以0.6，而湿跑道的着陆场长DRW为干跑道着陆场长的1.15倍。飞机着陆阶段航迹如图2所示。3性能计算参数飞机性能计算输入参包括飞机基本属性参数、飞行构型选择参数、飞行程序

8、设定参数、机场及跑道相关信息的参数以及当前环境参数等。详细参数如下：3.1机型基本属性参数机型基本属性参数包括：飞机型号、发动机型号、额定推力、刹车类型、适航审定标准。3.2构型选择参数构型选择参数包括：襟翼位置、缝翼选择、空调引气、