固定翼无人机技术 课程教案 1-17章 课程教案7—第七章 飞机基本飞行性能 11-17.docVIP

固定翼无人机技术 固定翼无人机技术 教师 年级 授课时间 教学内容 第七章 飞机基本飞行性能 授课类型 现场讲授 学情分析 教材分析 教学目标 知识与技能 掌握用简单推力法确定飞机的基本性能 掌握平飞包线与飞行限制 了解飞机性能的影响因素 过程与方法 1、讲授法 2、讨论法 3、直观演示法 4、读书指导法 5、任务驱动法 6、现场教学法 7、自主学习法 教学重点难点 教学重点 1、用简单推力法确定飞机的基本性能（平飞所需推力，可用推力，平飞性能的确定，最大上升率和升限的确定，螺旋桨飞机功率，基本飞行性能影响因素） 2、平飞包线与飞行限制（动压限制，温度限制，稳定性和操纵性限制） 教学难点 用简单推力法确定飞机的基本性能（平飞所需推力，可用推力，平飞性能的确定，最大上升率和升限的确定，螺旋桨飞机功率，基本飞行性能影响因素） 知识框架图 教学过程 主备 从备（教师姓名） [课堂引入] 引入： 这一部分首先让大家对固定翼无人机的基本飞行性能有个整体了解，简单推理法掌握，平飞包线，飞行限制等等。 [教学内容] 飞机基本飞行性能 思考： 简述用“简单推力法”确定飞机基本飞行性能的原理和步骤。 上升角和上升率有什么区别和联系?快升速度与陡升速度有什么区别？ 如何用简单推力法计算螺旋桨飞机的基本性能？ 什么是平飞包线，其边界是如何确定的？ 简述使用维护和气温对飞行性能的影响。 7.1 用简单推力法确定飞机的基本性能 简单推力法是以飞机水平等速直线飞行所需发动机推力曲线和可用发动机推力曲线为基础，根据定常直线飞行运动方程确定飞机基本性能的一种工程算法。 7.1.1 平飞所需推力 飞机在空中主要受三个外力的作用：空气动力R，发动机推力/拉力T，重力G（图7-1）。也可以将空气动力分解成升力L、阻力D和侧力C。外力一般不通过质心，将引起绕质心转动的力矩，从飞行性能的角度，由于操纵面偏转可使力矩平衡，实际还常忽略操纵面偏转对力平衡的影响。 飞机作等速直线水平飞行叫平飞。平飞时，飞机运动方程可写为 （7-1） 平飞中为使飞行速度保持不变必须使发动机推力等于飞行阻力。平飞中为克服飞行阻力所需的发动机推力就叫平飞所需推力，记为TR，即 上面两式左右分别相除： 得到： 阻力系数 CD0为零升阻力系数，一般是飞行Ma的函数（见图7-2）；CD i为诱导阻力系数。一般在迎角较小时（CL≤0.3），CD i＝ACL2，诱导阻力系数因子A为Ma的函数；当迎角较大（CL＞0.3）时，CD i除随Ma而变外，还是迎角（即CL）的复杂函数，在某些飞机说明书中以诱导阻力曲线的形式给出（见图7-3）。ΔCD h是考虑到不同高度的雷诺数影响系数。 典型的平飞所需推力曲线如图7-4所示。从图中可以看出，在一定的高度上，TR开始时（小速度）随平飞Ma增大而减小，并在某Ma＝Maav时达到最小值；最后随着平飞Ma的增大而增大。原因是：在小Ma（速度）时，平飞迎角很大，诱导阻力系数很大，因而诱导阻力很大，是构成平飞所需推力的主要成分。 7.1.2 可用推力 可用推力是指安装在飞机上的发动机实际提供给飞机用于飞行的推力，即考虑飞机进气道损失、尾喷管增益和功率提取、引气等修正后的发动机推力。 图7-6（左）给出了涡轮喷气发动机的可用推力随Ma的变化规律，即所谓发动机的速度特性；图7-6（右）给出了涡轮喷气式发动机的可用推力随高度的变化规律，即所谓发动机的高度特性；图7-7为涡扇发动机可用推力随速度和高度的变化特性。 7.1.3 平飞性能的确定 平飞性能主要是指平飞最大速度、最小速度和有利速度。 为了确定飞机的平飞性能，首先应将不同高度上的平飞所需推力曲线和相应飞行高度的满油门状态下的可用推力曲线绘制在同一张曲线图上，称为推力曲线图。图7-8为某超声速飞机推力曲线图。 平飞最大速度是指在给定飞行高度上，发动机满油门状态，飞机所能获得的最大平飞速度。飞机以此速度飞行时，平飞所需推力与可用推力Ta相等，即 （7-2） 平飞所需推力曲线和可用推力曲线的右交点所对应的飞行状态满足上述条件式（7-2）。当飞行Ma（速度）超过此交点对应的Ma（速度）时，TR将大于Ta，飞机将不能保持平飞；相反，当飞行Ma（速度）低于交点处Ma（速度）时，飞行虽然可以通过收油门满足条件TR=Ta ，但飞行（速度）Ma不是最大。所以，给定高度上的平飞最大速度（Ma）应是满油门状态下，可用推力曲线与平飞所需推力曲线的右交点所对应的飞行速度（或Ma）。 由图3-8可以看出，不同高度上的平飞最大速度是不同的。从推力曲线图上可以找出各飞行高度上的