飛機飛行性能計算課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　飛機飛行性能計算</b></p><p>　?。?011年 9月20日）</p><p><b>　　?中文摘要：</b></p><p>　　在給出飛機基本飛行參數(shù)的情況下，研究飛機的基本飛行性能

2、對于了解并且掌握該飛機的相關(guān)信息是相當(dāng)必要的。飛機的飛行性能主要包含了平飛性能、上升性能、續(xù)航性能、起落性能和其它的機動性能。在該報告中主要研究除機動性能外的其他飛行性能。</p><p>　　在研究這些性能的時候我們假定飛機的運動參數(shù)隨時間的變化十分緩慢，可以認(rèn)為一段時間內(nèi)運動參數(shù)不變，以至于我們能夠按照“準(zhǔn)定?！边\動來考慮其運動的模型。在這種假設(shè)下，運用簡單推力法將各項飛行性能做簡單的數(shù)據(jù)計算，從而得出飛機相

3、關(guān)飛行性能的信息。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要：1</b></p><p><b>　　正文3</b></p><p>　　一、計算目的和計算內(nèi)容3</p><p>　　§1、該任務(wù)的計

4、算目的：3</p><p>　　§2、計算的內(nèi)容如下：3</p><p>　　二、計算原理、計算方法和原始數(shù)據(jù)來源5</p><p>　　§1、計算原理：5</p><p>　　§2、計算方法：5</p><p>　　§3、原始數(shù)據(jù)來源：12</p>&

5、lt;p>　　三、編程原理、方法13</p><p>　　§1、程序結(jié)構(gòu)：13</p><p>　　§2、變量說明：13</p><p>　　§3、函數(shù)說明：14</p><p>　　§4、函數(shù)調(diào)用：14</p><p>　　§5、程序運行環(huán)境、輸入數(shù)據(jù)

6、文件和輸出數(shù)據(jù)文件、程序使用方法：15</p><p>　　§6、程序結(jié)構(gòu)：15</p><p>　　四、計算結(jié)果及其分析：曲線形式的計算結(jié)果以及對結(jié)果的分析21</p><p>　　§1、質(zhì)量和機翼面積都沒變化情況下的計算結(jié)果曲線圖，以及對于結(jié)果的分析：21</p><p>　　§2、僅有質(zhì)量變化（質(zhì)量

7、增加從100-110%，步長為1%）的情況下的所有計算結(jié)果曲線圖，以及對于結(jié)果的分析：28</p><p>　　§3、僅有機翼面積變化（機翼面積S增加從95-105%，步長為1%）的情況下的所有計算結(jié)果曲線圖，以及對于結(jié)果的分析：46</p><p>　　五、對最小上升時間求法的討論43</p><p><b>　　參考文獻：47<

8、/b></p><p><b>　　?正文；</b></p><p>　　一、計算目的和計算內(nèi)容</p><p><b>　　§1計算目的：</b></p><p>　　鞏固用簡單推力法計算飛機基本飛行性能、以及續(xù)航性能和起飛著陸性能的計算原理、方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決工程

9、實際問題的能力。</p><p><b>　　§2計算內(nèi)容：</b></p><p>　　§2.1 基本飛行性能計算</p><p>　　(1)計算某殲擊飛機當(dāng)發(fā)動機以最大狀態(tài)工作時，在H = 0m、1000m、3000m、5000m、8000m、10000m、11000m、12500m、13500m 等9 個高度上，M =

10、 0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、1.00、1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30 等23 個值時的航跡傾角?和上升率 ，并繪制各高度上??和 隨M 數(shù)變化的曲線；</p><p>　　(2)計算各高度上的最大航跡傾角 和與其相對應(yīng)的最陡上升速度 (或 ?)，計算

11、各高度上的最快上升率 和與其相對應(yīng)的快升速度 (或 )，繪制 和 隨高度H變化的曲線,并由該圖確定理論升限 和實用升限 ；</p><p>　　(3)計算各高度上的最大平飛速度 (或 )和最小平飛速度 (或 )； </p><p>　　(4)繪制由 ~H， ~H， ?~H 和 ~H 組成的飛行包線。其中 ~H曲線要用：(a)由 決定的最小平飛速度 隨H 變化的曲線和(b)由平飛需用

12、推力曲線與可用推力曲線的左交點確定的最小平飛速度 隨H 變化的曲線來表示；</p><p>　　(5)計算該飛機當(dāng)發(fā)動機以最大狀態(tài)工作時從海平面上升到實用升限 的最短上升時間 。</p><p>　　§2.2 續(xù)航性能計算</p><p>　　計算某殲擊飛機在特定馬赫數(shù)M、特定發(fā)動機轉(zhuǎn)速n情況下續(xù)航飛行，其巡航段飛行的最大航程和最久航時，并確定與之相應(yīng)的遠(yuǎn)

13、航馬赫數(shù) 和遠(yuǎn)航發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù) 、久航馬赫數(shù) 和久航發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù) 。</p><p>　　§2.3 起飛著陸性能計算</p><p>　　(1)計算某殲擊飛機起飛地面滑跑段的距離 和時間 、起飛空中段的距離 和時間 以及起飛離地速度 ；</p><p>　　(2)計算某殲擊飛機著陸空中段的距離 和時間 、著陸地面滑跑段的距離 和時間 以及著陸接地速度 ；<

14、/p><p>　　§2.4 參數(shù)變化對飛機飛行性能的影響計算</p><p>　　根據(jù)§2.1~§2.3 節(jié)的計算過程，分析對飛行性能會產(chǎn)生影響的參數(shù)，并對這些參數(shù)對飛機飛行性能的影響進行定量計算。 </p><p>　　在同學(xué)完成§2.1~§2.3 節(jié)的計算后，啟發(fā)學(xué)生思考，并根據(jù)每個同學(xué)的思考方式，挑選不同的參數(shù)組合

15、，下達計算任務(wù)。</p><p>　　二、計算原理、計算方法和原始數(shù)據(jù)來源</p><p><b>　　§1計算原理</b></p><p>　　簡單推力法，即從飛機在垂直平面內(nèi)等速直線運動方程式出發(fā)，利用飛機的極曲線和發(fā)動機特性曲線，確定飛機的基本飛行性能的方法。</p><p><b>　　

16、67;2計算方法</b></p><p>　　§2.1 發(fā)動機可用推力和平飛需用推力</p><p>　　發(fā)動機可用推力的計算</p><p><b>　　當(dāng)時， </b></p><p><b>　　當(dāng)時， </b></p><p>　　式中，下標(biāo)1

17、1代表11km高度時的相應(yīng)參數(shù)值。</p><p>　　(2)平飛需用推力 （平飛阻力）的計算 </p><p>　　(3)剩余推力的計算</p><p>　　§2.2 最小平飛速度和最大平飛速度</p><p>　　由圖一(a)可知， 曲線與 曲線的左交點對應(yīng)推力限制的最小平飛速度，右交點對應(yīng)最大平飛速度。</p>

18、;<p><b>　　由圖一(b)可知：</b></p><p>　　若，，則第i點和第i+1點之間的對應(yīng)的M數(shù)為；</p><p>　　若，，則第i點和第i+1點之間的對應(yīng)的M數(shù)為。</p><p><b>　　圖一</b></p><p>　　因此，只要根據(jù)已知的n ，分別判斷尋找

19、符合上述兩種情況的i值，則可利用已知的(，)，(，)和(，)三點進行插值，即可求得對應(yīng)的M數(shù)，即或。根據(jù)已知三點作拋物線，求已知函數(shù)值為的自變量M的插值法，可事先編成一個子程序。</p><p><b>　　特別注意：</b></p><p>　　有的高度處可能不存在由簡單推力法確定的最小平飛馬赫數(shù)；</p><p>　　有的高度處有可能，或，

20、確定的點在邊界上；</p><p>　　程序中必須對上述兩種可能出現(xiàn)的情況作出恰當(dāng)?shù)奶幚怼?lt;/p><p>　　迎角限制的最小平飛速度由氣動特性確定：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　顯然從表達式來看這是一個隱函數(shù)， 也是隨馬赫數(shù)M變化的，所以必須用迭代法來求解：先取一個初值 計算出，再由 于

21、馬赫數(shù)M的三點拋物線插值求出所對應(yīng)得 ，代入公式計算出新的，將新的賦給重復(fù)上面的步驟直到與像差很?。ㄈ纾橹?。</p><p>　　真正的最小平飛速度取和（如果存在的話）中大者。</p><p>　　§2.3 航跡傾角和上升率</p><p>　　航跡傾角 和最大航跡傾角 的計算公式為</p><p>　　對應(yīng) 的M數(shù)為最陡上升M

22、數(shù) 。</p><p>　　在用搜尋函數(shù)確定 的插值點時同樣要注意對最大值在邊界處的情況的處理</p><p>　　上升率 和最大上升率 的計算公式為</p><p>　　對應(yīng) 的M數(shù)為快升M數(shù) 。</p><p>　　所以，求 和 就轉(zhuǎn)化為分別求和。</p><p>　　在與數(shù)列，，……對應(yīng)的，，……中和，，……中尋

23、找和可用同一數(shù)學(xué)方法。例如求，可首先在n個已知的中找出其中最大的一個，設(shè)為，然后過，和三點做拋物線，再求這拋物線的最大值（拋物線求極值的方法參見附錄一）。如果，即不是數(shù)列的最后一點的，則存在，并且很接近。</p><p>　　§2.4 最短上升時間</p><p>　　最短上升時間的計算公式為</p><p>　　計算時，顯然當(dāng)n越大（即越?。r計算結(jié)果

24、越精確。按前面給的9個高度的和來決定誤差很大，特別是在升限附近誤差更大。建議取，取，補充高度上的值用現(xiàn)有的9個值中相應(yīng)的三點進行插值，對于兩個高度差間的用：，由于實用升限不可能剛好是500得整數(shù)倍，故對最后的末尾部分要另外處理。 </p><p>　　§2.5 航程和航時</p><p>　　巡航段最大航程的計算公式為</p><p>　　式中，和分別為

25、巡航起始和結(jié)束時的飛機質(zhì)量；為11km高度上的推力有效系數(shù)，近似取為1.0；和為是和的函數(shù)；，其中，。</p><p><b>　　求就轉(zhuǎn)化為求。</b></p><p>　　取一固定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速值（例如，＝80%），計算馬赫數(shù)=0.3，0.4，0.5，……1.5時，對應(yīng)的值，并通過拋物線插值法從中尋找最大值；依次計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速＝80%，81%，82%，……時，對應(yīng)的

26、值，并通過拋物線插值法從中尋找最大值。由此，可得到以及與之相對應(yīng)的和。</p><p>　　巡航段最久航時的計算公式為</p><p><b>　　求就轉(zhuǎn)化為求。</b></p><p>　　計算方法與航程計算方法類似，可得到以及與之相對應(yīng)的和。</p><p>　　對于上面所述的計算方法：</p><

27、;p>　　1．必須由給定的四個轉(zhuǎn)速的和用三點插值法求出每個馬赫數(shù)下n從0.8到1.0按0.01的增量變化的21個值；</p><p>　　2．從的計算公式來看，有可能出現(xiàn)的情況，必須對此作出相應(yīng)得處理,我的做法是出現(xiàn)這種情況時令；</p><p>　　3．對于分兩步來搜尋并插值求的最大值及其對應(yīng)的和會出現(xiàn)和中有一個不“準(zhǔn)確”，如上面所說的先固定n來找各個n值下的及對應(yīng)的，然后再對各個

28、n值下找最大值并插值求及其對應(yīng)的，這樣就會使的值不是準(zhǔn)確與對應(yīng)的，而只是求的三個插值點中的最大所對應(yīng)的；反之，先固定M就會使的求解不準(zhǔn)確；</p><p>　　4．所給的原始數(shù)據(jù)中“額定狀態(tài)時尾噴口對推力的影響系數(shù)”只給到馬赫數(shù)為0.9時的數(shù)據(jù)，查閱有關(guān)發(fā)動機方面的資料顯示：當(dāng)馬赫數(shù)達到一定的值時尾噴口的推力損失將不再增加。</p><p>　　§2.6 離地速度和接地速度&l

29、t;/p><p>　　離地速度和接地速度的計算公式為</p><p>　　式中，為離地升力系數(shù)，為接地升力系數(shù)，可分別取為最大允許離地升力系數(shù)和接地升力系數(shù)；為接地速度修正系數(shù)，表明小于升力平衡重力時的速度，可取為0.95。</p><p>　　和可以從對所給的原始數(shù)據(jù)分析后直接得出來：，§2.7 安全高度處飛行速度</p><p>

30、<b>　　安全高度取為。</b></p><p>　　起飛時，飛機上升致安全高度時的速度近似取為；</p><p>　　著陸時，飛機下降致安全高度時的速度近似取為。</p><p>　　§2.8 起飛地面滑跑段的距離和時間</p><p>　　起飛地面滑跑段的距離和時間的計算公式為</p>&

31、lt;p>　　式中，為起飛地面滑跑段的發(fā)動機平均可用推力，近似取為0.9，其中為時發(fā)動機以最大狀態(tài)工作時的可用推力；，其中，為地面對機輪的摩擦系數(shù)，近似取為0.03；為離地瞬間的升阻比，，確定后，由M=0.2時的起飛極曲線近似計算得到。</p><p>　　1．對于可以從零高度的馬赫數(shù)為0.2，0.25，0.30三個值用三點拋物線外插值來求解；</p><p>　　2．可以由與馬赫數(shù)

32、的關(guān)系用離地馬赫數(shù)三點拋物線插值來確定， 由M=0.2時的起飛極曲線用三點拋物線插值近似計算得到。</p><p>　　§2.9 起飛空中段的距離和時間</p><p>　　起飛空中段的距離和時間的計算公式為</p><p>　　式中，；；和分別取為發(fā)動機以最大狀態(tài)工作時，速度達到和時的推力；，，其中可由M=0.2時的起飛極曲線近似計算，近似根據(jù)確定。&

33、lt;/p><p>　　1．和都要用三點拋物線插值來計算；</p><p>　　2．由M=0.2時的起飛極曲線用三點拋物線插值近似計算得到。</p><p>　　§2.10 著陸空中段的距離和時間</p><p>　　著陸空中段的距離和時間的計算公式為</p><p>　　式中，；；，可由M=0.2時的著陸極曲

34、線近似計算，。</p><p>　　§2.11 著陸地面滑跑段的距離和時間</p><p>　　著陸地面滑跑段的距離和時間的計算公式為</p><p>　　式中，為地面對機輪的摩擦系數(shù)，包含剎車作用，近似取為0.3；為接地瞬間的升阻比，，由M=0.2時的著陸極曲線近似確定。</p><p>　　§2.12拋物線插值方法和

35、拋物線求最值的方法</p><p>　　簡單地說，對于拋物線插值的方法就是在所要求的點附近選擇三個已知的點，然后通過內(nèi)插或者外插得出所需要的點的橫縱坐標(biāo)；對于拋物線求最值的方法就是在已知最大值的附近選擇相鄰的三個點，然后求出通過這三點的拋物線，利用該拋物線求出最值或者該最值對應(yīng)的橫坐標(biāo)。</p><p>　　§2.13將二維數(shù)組上的最大值化成二個一維數(shù)組上的最大值的方法</

36、p><p>　　通常情況下二維數(shù)組上的最大值表示為 。我們所要求的最大值是在某個二維向量 的附近。但是直接求最大值和最大值所對應(yīng)的 操作性并不強，因此我們習(xí)慣上在不同的x下，將x固定，求z在隨y變化的過程中所得出的最大值和相應(yīng)的y值。這樣，由于在不同的x下有不同的 值，然后我們就將其化作在x下求 值以及其對應(yīng)的x值。</p><p>　　§2.14取中間值或取平均值的方法</p

37、><p>　　由于我們在計算的過程中都是散點，對于某一段上某個性能參數(shù)的大小我們只能通過2個端點的數(shù)值來簡單確定，這時我們就可以采用中間值或者取平均值的方法，例如在求最短上升時間的過程中，我們就是將每一段上的速度取成2個端點速度的平均值。</p><p><b>　　§3原始數(shù)據(jù)來源</b></p><p>　　計算過程中使用的原始數(shù)據(jù)均

38、來自于《課程設(shè)計任務(wù)書》。</p><p><b>　　三、編程原理、方法</b></p><p><b>　　§1程序結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)的調(diào)入——調(diào)用函數(shù)的聲明——變量類型的聲明——在原始數(shù)據(jù)的條件下運用簡單推力方法按照指導(dǎo)書上的方法和順序依次計算各項最終數(shù)據(jù)——改變質(zhì)量（步長1%，質(zhì)量增

39、加從100-110%），通過數(shù)組維數(shù)的增加，依次結(jié)算并輸出——改變S（步長1%，S增加從95-105%），通過數(shù)組維數(shù)的增加，依次結(jié)算并輸出。</p><p><b>　　§2變量說明：</b></p><p>　　表 0. 1 變量表</p><p><b>　　§3函數(shù)說明：</b></p&

40、gt;<p>　　float chada(float a,float b,float c,float d)</p><p>　　按已知三點做拋物線，取該拋物線的頂點為函數(shù)的最大值。</p><p>　　設(shè)已知三點為 ，其中 ，則由這三點作的拋物線方程為</p><p><b>　　，得</b></p><p&g

41、t;<b>　　解得</b></p><p><b>　　可得</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　§4函數(shù)調(diào)用</b></p><p>　　主程序用無參函數(shù)編譯，所有數(shù)據(jù)的錄入和輸出都通過指針對文件的打

42、開、關(guān)閉、只讀、只寫、追加完成；差值函數(shù)用有參函數(shù)編譯，將需要的參數(shù)通過函數(shù)返回主程序。</p><p>　　§5程序運行環(huán)境、輸入數(shù)據(jù)文件和輸出數(shù)據(jù)文件、程序使用方法：</p><p>　　程序運行環(huán)境為win7系統(tǒng)下devcpp，輸入的數(shù)據(jù)文件為txt文檔，數(shù)據(jù)內(nèi)容由原始數(shù)據(jù)摘錄下來，其中數(shù)據(jù)的說明可以從程序的解釋中找到，輸出文件同樣是txt文檔，數(shù)據(jù)解釋同上，程序為直接運行

43、程序，不需要輸入其他數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　§6程序結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　§6.1求可用推力程序的結(jié)構(gòu)</p><p>　　§6.2求航跡傾角與上升率的方法</p><p>　　§6.3求最大最小平飛速度的方法</p><p>　　

44、§6.4求最小上升時間的放法</p><p>　　§6.5求最大航時的方法</p><p>　　§6.6求離地接地狀態(tài)的方法</p><p>　　四、計算結(jié)果及其分析</p><p>　　§1初始數(shù)據(jù)（質(zhì)量和機翼面積都沒變化情況下）的所有計算結(jié)果曲線圖，以及對于結(jié)果的分析：</p><

45、;p>　　§1.1在各個高度H上 和 隨Ma數(shù)的變化曲線：</p><p>　　圖 1. 1 在各個高度上 隨M數(shù)的變化曲線</p><p>　　圖 1. 2 在各個高度上上升速度 隨Ma數(shù)變化曲線</p><p>　　圖形分析：可以看出飛機在亞音速階段隨著高度的增加航跡傾角下降，在超聲速階段則隨著高度的增加而增大。同時，在一定高度下（ ）航跡傾

46、角隨著Ma的增加具有先增加后極具減小的趨勢，在高度H 時，下降階段不是很明顯。</p><p>　　究其原因在于發(fā)動機可用推力公式在11000分界，具有不同形式，高于11000m時，可用推力變化較小，同時，由于開始時需用推力隨著Ma的增加先減小后增加，故剩余推力隨著M的增加而先增加后減小，所以航跡傾角也隨著Ma增加而先增加后減小。還可以看出在亞音速范圍內(nèi)，同一Ma下，隨著飛行高度的增加 降低；在超音速范圍內(nèi)則正好

47、相反。對于各個高度下， 隨著Ma的增加，先增加，然后在音速附近時開始減小，當(dāng)高度低于11000m時減小幅度較大，當(dāng)高度大于11000m時， 的增減則趨于平緩，其原因與航跡傾角變化相同。</p><p>　　§1.2在各個高度H上 和 的變化曲線：</p><p>　　圖 1. 3 最大航跡傾角 隨高度H的變化曲線</p><p>　　圖 1. 4 最大

48、上升率 隨高度H的變化曲線</p><p>　　圖形分析：隨著高度增加，航跡傾角 降低。</p><p>　　究其原因在于 出現(xiàn)在亞音速范圍內(nèi)，而在這個范圍內(nèi) 由在各高度下的關(guān)系曲線知道是隨著高度增加而降低的。隨著高度增加， 基本上呈線性減少，其原因可從前述 在各高度下隨Ma變化的曲線可知，同一Ma下， 隨高度增加而減小。</p><p>　　§1.3各高

49、度H下的陡升馬赫數(shù) 和快升馬赫數(shù) ：</p><p>　　§1.4各高度H下的最大平飛馬赫數(shù) 和最小平飛馬赫數(shù) ：</p><p>　　圖 1. 5 各高度上的最大平飛馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：在對流層（H <11 km）內(nèi)隨高度的增加Ma增加，在平流層內(nèi)隨高度的增加Ma減??；在11km處有最大值，升限處有最小值。</p&g

50、t;<p>　　究其原因在于對流層內(nèi)隨高度的增加，聲速c減小，最大平飛速度亦減小，但相對聲速更明顯，導(dǎo)致在接近聲速處于中低空時Ma略有增加；在對流層內(nèi)聲速不隨高度的增加而改變，同時最大平飛速度因為可用推力的減小需用推力的增大繼續(xù)減小，導(dǎo)致最大平飛馬赫數(shù)減小；在11000m左右最大剩余推力最大可以提供克服阻力，在升限處剩余推力幾乎為0，不能再繼續(xù)上飛了。</p><p>　　圖 1. 6 各高度上的

51、最小平飛馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：最小平飛Ma隨著高度增加是一直增加的.</p><p>　　究其原因在于隨著高度增加，空氣稀薄，發(fā)動機進氣較少，推力減少，升力降低，需要更高的速度來提高升力。</p><p>　　圖 1. 7 確定最小平飛速度的兩條曲線</p><p><b>　　§1.5飛行包線&l

52、t;/b></p><p>　　圖 1. 8 飛行包線</p><p>　　通過前面的數(shù)據(jù)計算和分析得出了飛行包線，飛行包線顯示了該飛機可以飛行的范圍，其主要由發(fā)動機的特性來決定，在飛行包線范圍內(nèi)，飛機可以有相應(yīng)的剩余功率來完成一定的飛行動作。它在某一個確定的高度上，可以保持水平飛行的速度是有一定范圍的，速度大到一定極限發(fā)動機推力不夠，小到一定極限升力又不夠。</p>

53、<p>　　§1.6飛機的實用升限以及最短上升時間：</p><p>　　實用升限為13795.353516m，由程序計算最后得到達實用升限的最短上升時間tmin=689.105469 s。（具體計算討論見附錄程序及后面問題討論）</p><p>　　§1.7飛機的續(xù)航性能計算結(jié)果：</p><p>　　表 1. 1 飛機的遠(yuǎn)航性能

54、表</p><p>　　表 1. 2 飛機的久航性能表</p><p>　　§1.8飛機的起飛著陸性能計算結(jié)果：</p><p>　　表 1. 3 飛機的起降性能表</p><p>　　§2僅有質(zhì)量變化（質(zhì)量增加從100-110%，步長為1%）的情況下的所有計算結(jié)果曲線圖，以及對于結(jié)果的分析：</p>&

55、lt;p>　　§2.1質(zhì)量m對各高度上的最大航跡傾角 的影響：</p><p>　　圖 2. 1 各個質(zhì)量變量下最大航跡傾角 曲線</p><p>　　圖形分析：在同一高度上隨著飛機質(zhì)量的增加，最大航跡傾角減小</p><p>　　究其原因在于質(zhì)量增加，需用推力增加，而可用推力不變，故剩余推力減小，最大航跡傾角也減小。</p><

56、;p>　　§2.2質(zhì)量m對各高度上最快上升率 的影響：</p><p>　　圖 2. 2 各個質(zhì)量變量下最大上升速度曲線</p><p>　　圖形分析：同一高度下，隨著m的增加，最快上升率下降。</p><p>　　究其原因在于質(zhì)量增加，需用推力增加，而可用推力不變，故剩余推力減小，最快上升率也減小。</p><p>　　&

57、#167;2.3質(zhì)量m對最陡上升馬赫數(shù) 的影響</p><p>　　圖 2. 3 各個質(zhì)量變量下陡升馬赫數(shù) ?曲線</p><p>　　圖形分析：在11 km以上，隨著m增加， 基本不變；在11 km以下時隨著質(zhì)量增加 增加。</p><p>　　究其原因在于隨著m增加，需用推力增加，由需用推力與可用推力隨M變化的曲線可知，需用推力曲線因m增加而上升，然而最大剩余

58、推力所對應(yīng)的 則不變。</p><p>　　§2.4質(zhì)量m對快升馬赫數(shù) 的影響：</p><p>　　圖 2. 4 各個質(zhì)量變量下快升馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：同一高度下，隨著m增加 基本不變。</p><p>　　究其原因在于隨著m增加，需用推力增加，由需用推力與可用推力隨M變化的曲線可知，需用推力曲線因m增加

59、而上升，然而最大剩余推力所對應(yīng)的 則不變。</p><p>　　§2.5質(zhì)量m對最大平飛馬赫數(shù) 的影響：</p><p>　　圖 2. 5 各個質(zhì)量變量下最大平飛馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：隨著m增加，在11 km以下 基本不變；在11 km以上時， 降低。</p><p>　　究其原因在于需用推力 ，在11 km

60、以下時， 較大，隨高度的增加減小得不是很明顯，故 還是一個變化不大的大量，導(dǎo)致 是一個小量；而在11 km以上時， 較小導(dǎo)致 是一個大量，從而差距較大，同時 降低，因為當(dāng)m增加需用推力增加，可用推力不變，由飛機推力曲線可知，飛機最大平飛速度左移，即減小。并且由圖中可以看出，在13500m高度處，最大平飛速度出現(xiàn)了異常的情況，其原因在于，因為m的增大，升限降低，由程序計算得當(dāng)m=107%m及更重時的升限低于13500m，故飛機不能達到此高

61、度，因此就引起了最大平飛速度出現(xiàn)異常</p><p>　　§2.6質(zhì)量m對最小平飛馬赫數(shù) 的影響：</p><p>　　圖 2. 6 各個質(zhì)量變量下最小平飛馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：同一高度下，隨著質(zhì)量增加最小平飛速度增加。</p><p>　　究其原因在于其原因在于，m增加，需用推力增加，剩余推力減小，由推力曲

62、線可知，最小平飛馬赫數(shù)右移，故最小平飛速度隨質(zhì)量增加而增大。同時，由于質(zhì)量增大，使得飛機的升限降低低于13500m的原因，致使飛機在13500m高度時，當(dāng)m=107%m及更重時，最小平飛速度出現(xiàn)異常。</p><p>　　§2.7質(zhì)量m對其他飛行性能及起落性能的影響：</p><p>　　表 2. 1 質(zhì)量影響下參數(shù)性能表</p><p>　　由上表可以

63、看出，隨著m增加，升限降低，因為m增加，在升力沒變的情況下，飛機所能飛到的高度降低；對于最短上升時間tmin，變化是由于升限、質(zhì)量等因素共同影響下才有如此不規(guī)律變化；由上表可知m對于續(xù)航性能沒有影響；對于起飛著陸性能中的各種時間、距離與速度，隨著m的增加都增加，因為，飛機m增加的情況下，飛機起飛所需升力增加，因此需要更高的速度與滑跑距離來提供足夠的升力，滑跑時間也變長，故起飛空中段與地面段時間距離都增加，又飛機m增加，由公式知接地速度增

64、加，所以需要更長的距離與時間時飛機速度降到0，同時，又可以從公式中知道，質(zhì)量的增加，各項數(shù)據(jù)均應(yīng)增加，這正好符合程序結(jié)果。</p><p>　　§3僅有機翼面積變化（機翼面積S增加從95-105%，步長為1%）的情況下的所有計算結(jié)果曲線圖，以及對于結(jié)果的分析：</p><p>　　§3.1機翼面積S對各高度上的最大航跡傾角 的影響：</p><p&g

65、t;　　圖 3. 1 各個翼面面積變量下最大航跡傾角 曲線</p><p>　　圖形分析：最大航跡傾角 基本不變。</p><p>　　究其原因在于在計算 時只有平飛需用推力受S影響，從數(shù)據(jù)中可以看出這種影響很小，因此基本不變。</p><p>　　§3.2機翼面積S對各高度上最快上升率 的影響：</p><p>　　圖 3. 2

66、 各個翼面面積變量下最大上升率 曲線</p><p>　　圖形分析：在低于11 km時，隨著S的增加，最大上升率明顯減?。辉诟叨却笥?1 km時，最大上升率基本不變。</p><p>　　究其原因在于需用推力公式進行求導(dǎo)，可知 進而可得， 。，其中A與B為隨著高度而變化的常數(shù)， , ,由公式知，在11 km以上時 ，即隨著S增加剩余推力增加，最快上升率增加，在11 km以下時 ，即S增加

67、最大上升率下降。</p><p>　　§3.3機翼面積S對最陡上升馬赫數(shù) 的影響</p><p>　　圖 3. 3 各個翼面面積變量下陡升馬赫數(shù) ?曲線</p><p>　　圖形分析：在11 km以上， 基本不變；在11 km以下隨著S的增加 減少。</p><p>　　究其原因在于在11 km以上 基本不變，對應(yīng)的馬赫數(shù)必然也基

68、本不變；在11 km以下隨著S增加平飛需用推力增加，剩余推力減少，故減少。</p><p>　　§3.4機翼面積S對快升馬赫數(shù) 的影響：</p><p>　　圖 3. 4 各個翼面面積變量下快升馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：在11 km以上， 基本不變；在11 km以下隨著S的增加 減少</p><p>　　究其原因

69、與陡升速度相似。</p><p>　　§3.5機翼面積S對最大平飛馬赫數(shù) 的影響：</p><p>　　圖 3. 5 各個翼面面積變量下最大平飛馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：最大平飛馬赫數(shù) 隨翼面面積的增加減小，在11 km以上的高度差異不大。</p><p>　　究其原因在于高馬赫數(shù)下零升阻力相對升致阻力比較大，和

70、翼面面積成正比，翼面面積增大導(dǎo)致需用推力增大，與可用推力的右交點左移（既減?。煌瑫r零升阻力隨高度增加減小故在升限左右由翼面面積帶來的差異并不大。</p><p>　　§3.6機翼面積S對最小平飛馬赫數(shù) 的影響：</p><p>　　圖 3. 6 各個翼面面積變量下最小平飛馬赫數(shù) 曲線</p><p>　　圖形分析：整體變化并不明顯，從數(shù)據(jù)可以看出隨著翼

71、面面積的增加最小平飛馬赫數(shù)是減小的</p><p>　　究其原因在于高馬赫數(shù)下升致阻力相對零升阻力比較大，和翼面面積成反比，翼面面積增大導(dǎo)致需用推力減小，與可用推力的左交點左移（既減?。?；</p><p>　　§3.7機翼面積S對其他飛行性能及起落性能的影響：</p><p>　　表 3. 1 翼面面積影響下參數(shù)性能表</p><p&

72、gt;　　可見，隨著S的增加，理論升限Hmaxa和實用升限Hmaxs增加，原因在于飛機升限在11000m以上，在此高度范圍內(nèi)，隨著S的增加最快上升率增加，因而，用作圖法可直接看出升限增加；對于最短上升時間tmin，隨著S的增加，tmin越大，因為，升限增加了，而快升速率增加得并不是那么快，故tmin增加；而遠(yuǎn)航航程Lxhmax和久航航時Txhmax，隨著S的增加而降低，因為S增大， 增大， 減小，K減小，故Lxhmax和Txhmax減少

73、；對于遠(yuǎn)航發(fā)動機轉(zhuǎn)速nyh和久航發(fā)動機轉(zhuǎn)速njh，隨著S增加是增加的，而遠(yuǎn)航馬赫數(shù)和久航馬赫數(shù)則隨著S增加而減小，因為，S增加，升力增加；對于起飛離地速度Vlo和降落接地速度Vtd，由公式可知，隨著S增加兩者都將減小，符合程序計算結(jié)果；對于起飛著陸性能中，各種距離與時間，因為S的增加，使得飛機的升力增加，故在各種起飛著陸時時間與距離都將縮短，程序結(jié)果也證實了該點。</p><p>　　五、對最小上升時間方法的討論

74、</p><p>　　前面在求飛機續(xù)航性能的時候只是直接把數(shù)據(jù)列出來，并沒有對它的計算做比較細(xì)致的討論，通過觀察可以很輕松的得出時間的計算和計算的步長與接近零點時數(shù)據(jù)的處理方式有關(guān)系，下面就著重對這兩方面通過數(shù)據(jù)做一定討論：</p><p><b>　　先列出計算結(jié)果</b></p><p>　　表 4. 1 最小上升時間隨節(jié)點與步長的變化&

75、lt;/p><p>　　可見隨著步長的減小上升時間逐漸變大。</p><p>　　再回顧一下最大上升速度隨高度變化曲線及其倒數(shù)隨高度的變化曲線，可以發(fā)現(xiàn)最小上升時間主要由升限附近的速度分布確定。但也正是如此在接近升限時如何取步長及如何取數(shù)據(jù)就是很關(guān)鍵的地方。</p><p>　　個人編寫的算法見附錄，對一個步長上分別取三個節(jié)點進行討論，求出的原始如下。</p>

76、;<p>　　自習(xí)觀察彩色部分的數(shù)據(jù)，可以看到在虛循環(huán)次數(shù)增加的情況下數(shù)據(jù)總是先慢慢增大，之后在一定循環(huán)次數(shù)時達到最大值，之后就開始減小這種突變可能非常大，也可能很小每種情況都不一樣。</p><p>　　例如步長為500時取右點的數(shù)據(jù)從683掉到24減小了600多的時間，對于一架飛機來言肯定是不可能做到的，是計算中對飛機在升限處上升速度非常有限插值的時候很可能就插到一個非常接近0的負(fù)數(shù)，導(dǎo)致其倒數(shù)

77、非常大致使時間結(jié)果突變，所以683是這種插值方式能做到的最精確解；再看步長為50取中值的時候965突變到4660，這種情況就是最后得到了一個很接近0 的正速度，導(dǎo)致結(jié)果突增；</p><p>　　做了縱向的比較再做一下橫向的比較，就是方法間的比較；取左和取右方法本身沒有什么不同，只是取速度的時候錯開了一個點而已，所以數(shù)據(jù)差異不是很大，但是取右點的方法相對取左點的少取樂一組數(shù)據(jù)所以總是偏低，可以得到證實；而取中點的

78、方法在點的分布上和前兩種就沒有什么相似性，導(dǎo)致差距很大；比較之下也看不出那種方法更好，只能是選數(shù)據(jù)比較平滑的一組來作為參考數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　?參考文獻：</b></p><p>　　方振平、陳萬春、張曙光—《航空飛行器飛行動力學(xué)》北京航空航天大學(xué)出版社，2010年航空科學(xué)與工程學(xué)院飛行力學(xué)與飛行安全系《課程設(shè)計指導(dǎo)書（飛行力學(xué)）》，2010年10月&

79、lt;/p><p>　　航空科學(xué)與工程學(xué)院飛行力學(xué)與飛行安全系《課程設(shè)計任務(wù)書（飛行力學(xué)）》，2010年10月</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　關(guān)于求最小上升時間的方法</p><p>　　取左節(jié)點（既小速度點）</p><p>　　int k=1389;float VY

80、m[k];float oH=10;float tmin,h;</p><p>　　for(i=0;i<k;i++){h=i*oH;</p><p>　　if(h<3000){x=0;y=1000;z=3000;o=VYmax[0];p=VYmax[1];q=VYmax[2];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q

81、,w);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(h<8000){x=3000;y=5000;z=8000;o=VYmax[2];p=VYmax[3];q=VYmax[4];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p>

82、<b>　　}</b></p><p>　　else if(h<11000){x=8000;y=10000;z=11000;o=VYmax[4];p=VYmax[5];q=VYmax[6];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b>

83、</p><p>　　else {x=11000;y=12500;z=13500;o=VYmax[6];p=VYmax[7];q=VYmax[8];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//printf(&qu

84、ot;VYm%d=%f\n",i,VYm[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　tmin=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<k;i++){tmin=tmin+oH/VYm[i];</p><p><b>　　}&l

85、t;/b></p><p>　　//printf("tmin=%f\n",tmin);//計算最短上升時間 </p><p>　　fp8=fopen("d:\\jielun\\tmin.txt","a");</p><p>　　fprintf(fp8,"%f ",tmin);&

86、lt;/p><p>　　fclose(fp8);</p><p>　　取中節(jié)點（既中速度點）</p><p>　　for(i=0;i<k;i++){h=(i+0.5)*oH; if(h<3000){x=0;y=1000;z=3000;o=VYmax[0];p=VYmax[1];q=VYmax[2];w=h;</p>

87、<p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(h<8000){x=3000;y=5000;z=8000;o=VYmax[2];p=VYmax[3];q=VYmax[4];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(

88、x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(h<11000){x=8000;y=10000;z=11000;o=VYmax[4];p=VYmax[5];q=VYmax[6];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p&

89、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　else {x=11000;y=12500;z=13500;o=VYmax[6];p=VYmax[7];q=VYmax[8];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b>

90、;</p><p>　　//printf("VYm%d=%f\n",i,VYm[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　tmin=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<k;i++){tmin=tmin+oH/VYm[i]

91、;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//printf("tmin=%f\n",tmin);//計算最短上升時間 </p><p>　　fp8=fopen("d:\\jielun\\tmin.txt","a");</p><p>　　f

92、printf(fp8,"%f ",tmin);</p><p>　　fclose(fp8);</p><p>　　取右節(jié)點（既大速度點）</p><p>　　for(i=0;i<k;i++){h=(i+1)*oH;</p><p>　　if(h<3000){x=0;y=1000;z=3000;o=VYmax

93、[0];p=VYmax[1];q=VYmax[2];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(h<8000){x=3000;y=5000;z=8000;o=VYmax[2];p=VYmax[3];q=VYmax[4]

94、;w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(h<11000){x=8000;y=10000;z=11000;o=VYmax[4];p=VYmax[5];q=VYmax[6];w=h;</p><p

95、>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else {x=11000;y=12500;z=13500;o=VYmax[6];p=VYmax[7];q=VYmax[8];w=h;</p><p>　　VYm[i]=chazhi(x,y,z,o,p,q,w);

96、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//printf("VYm%d=%f\n",i,VYm[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　tmin=0;</b></p><p>

97、;　　for(i=0;i<k;i++){tmin=tmin+oH/VYm[i];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//printf("tmin=%f\n",tmin);//計算最短上升時間 </p><p>　　fp8=fopen("d:\\jielun\\tmin.txt&quo