飞机飞行性能计算的依据是作用在飞机上的外力,确定其质心在空中或地面的运动规律。通常情况,除起飞和着陆性能是在地面运动外,作用在飞机上的外力主要是空气动力(升力和阻力)、发动机推力和重力,这些外力不仅与飞机飞行性能参数有关,同时与飞机构型、重量、大气环境、舵面操纵等有关。
1. 升阻特性
飞机升阻特性通常以升力系数和阻力系数,及其增量形式给出。飞机飞行性能计算时要使用经过配平后的升阻特性,为保持整机力矩平衡,需要操纵面偏转,因此必须计算由此产生的附加升力和阻力,下图为配平极曲线。
1.1. 升力特性
按照所需重心配平的升力特性系数包括三方面:
1) 正常迎角范围内的升力特性(升力系数线性段),升力系数和迎角是线性关系(式1):
2)大迎角下的升力特性,这些数据往往用于确定性能边界,主要包括:
最大升力系数:反映飞机失速特性;
抖动升力系数:亚声速飞行速度包线左边界;
受操纵面最大偏角限制的升力系数:随飞行马赫数增大而减小。
以上各升力系数一般关系如下图:
3)附加升力系数增量(外挂物、扰流片等)
1.2. 阻力特性
1)特定高度上基本构型的阻力特性:
2)极曲线的高度修正:极曲线通常是对某一特定高度给出,在计算其他高度的阻力系数时,需要考虑高度修正,如式3:
3)附加阻力(非基本构型中附加构型变化引起的阻力,如外挂油箱、扰流片、外挂载荷等):视为只随马赫数变化,如式4:
2. 发动机特性
2.1. 速度、高度特性
发动机转速保持不变条件下,发动机特性随飞行速度、高度的变化通常以转速(n)、推力(T)和小时耗油量(qh)表示,其中推力和小时耗油量均与飞行高度和飞行速度有关。
2.2. 节流特性
节流特性又称为油门特性或者转速特性,主要研究发动机性能随转速变化规律,即:飞行高度为常量时,燃油消耗率与推力、飞行速度和发动机转速之间的关系。