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各类因素是怎么影响下降性能参数的

3系飞行员  · 公众号  ·  · 2024-07-25 20:30

主要观点总结

文章探讨了飞机的下降性能受到速度、重量、温度等因素的实际影响,并分析这些因素在不同条件下对下降时间、耗油和距离的影响程度。文章强调,在实际运行中,影响下降性能的关键因素包括飞行程序设计、飞行员操作以及空管指挥等。

关键观点总结

关键观点1: 速度的影响

飞机下降速度的选择对下降参数有可观影响,实际运行中需要考虑速度变化带来的距离和燃油消耗变化。

关键观点2: 重量的影响

飞机重量对下降性能影响较小,实际运行中的重量变化对下降性能影响微乎其微。

关键观点3: 温度的影响

温度对下降性能的影响较小,但在较高温度条件下,飞机的下降速度和耗油会有所变化。

关键观点4: 风的影响

风只影响飞机的地面速度,不影响下降时间和耗油。顺风有利于减少整体耗油。

关键观点5: 下降的优化

下降优化关键在于选择最佳的下降顶点位置,这涉及到飞行程序设计、飞行员操作和空管指挥等多个因素。


正文


最近在看《JET TRANSPORT PERFORMANCE METHODS》,其中有一部分内容探讨了速度、重量、温度等因素对飞机下降性能的影响,思路和结论可能跟不少人的理解有些出入,在这里跟大家分享一下。

一、速度的影响

如果对飞机性能稍微有过一些学习和了解,应该会知道,选择不同的下降速度会对各类下降参数(时间、耗油和距离)产生影响。如果单从课本或手册上的性能图表看,这个影响还是比较可观的,比如下面这个例子:


在标准气象条件,无风的情况下,一架重量为19万磅的波音757飞机,从35000英尺的高度,以慢车推力下降,不同的下降速度对应的下降时间、耗油和距离如下表所示。

这里解释一下,在较高的高度时,下降速度和巡航速度通常是相同或接近的。所以在下降顶点时,飞行员所做的只是收油门,然后减小飞机姿态来保持这个速度。此时的速度使用马赫数表示,上表中的0.78就是飞机开始下降时的马赫数,这个数值在上表的三种情况中都是一样的。


在下降到某个高度时,飞机速度将由马赫数转变为校正空速,这个空速的大小就可以根据需要而进行不同的选择。当然,实际运行中在低高度时往往还会有速度限制,比如低于一万英尺后,最大速度为250节的限制。


在上表中,三种情况都是先以相同的0.78马赫下降,不同的是,第一种情况(第一行)之后转为280节的空速下降;第二种情况(第二行)之后转为350节的空速下降;第三种情况(第三行)之后先使用280节的空速下降,然后假设在低高度有速度限制,再转为250节的空速下降。


可以看出,如果拿350节和280节两种情况对比,前者要比后者减少将近1/3的时间、1/4的耗油和1/4的距离,这个影响是相当可观的。然而,这是理论数据,或者说是控制变量下的数据,如果放在实际运行中,情况就不一样了。


还是以这个例子为准,如果着陆机场不变,那么使用350节空速下降节省下来的距离(29海里),需要用巡航距离来补充。因此在之前的数据基础上,我们补充一些实际运行中的数据,再做对比。


长航程巡航模式下,相同重量和高度的同一飞机,真空速为457节,每台发动机燃油流量为3374磅/小时,那么增加29海里的巡航距离,将消耗额外的428磅的巡航燃油。如此一来,使用350节下降要比使用280节下降还多消耗216磅燃油。


如果拿0.78/280和0.78/280/250这两种情况对比,前者会比后者节省2分钟时间和76磅的燃油,但是要考虑前者比后者下降距离少6海里,需要用巡航距离来补充。而这6海里的距离将增加89磅的巡航燃油,这样一来,后者反而比前者节省13磅燃油。


你说神奇不神奇!


综上来看,下降时选择不同的速度,对时间、耗油、距离都会有影响,但放在实际运行中,这个影响并没有我们想象中的那么大,而且影响的结果与我们的理解可能也不太一致。

二、重量的影响

对于重量的影响,我们直接上数据,还是以上个例子中的波音757飞机数据为例:

从表格中三个不同的重量对下降时间、耗油和距离的影响看,重量越轻,下降时间越短、耗油越少,距离越短。但是即便是4万磅的重量差距,也仅造成2分钟下降时间、59磅耗油和12海里距离的差别。


4万磅这个重量差距基本上相当于这架飞机满载和空载时的差距,实际运行中绝大部分情况下是达不到这么大重量差距的。因此可以说,实际运行中重量的变化对于下降性能的影响微乎其微。

三、温度的影响

我们来看一下,与前面例子中条件相同的情况下,19万磅的飞机,在ISA和ISA+20两种温度下,各类参数的变化。

从表中可以看出来,在温度相差20度的情况下,下降时间仅相差半分钟,耗油相差40磅,距离相差8海里,与整个下降所需的时间、耗油和距离相比,这个差别也很小。


这里简单解释一下造成数据差异的原理,由于ISA+20比ISA温度高,空气密度更小,维持相应的升力需要更大的速度,因此阻力会相应增加,油耗会增加。

四、风的影响

风对于各类下降参数的影响就很简单了,由于风只能影响到飞机的地速,而下降时间和耗油只跟空速有关系,因此下降时间和耗油不会受到风的影响,只有地面下降距离会因为顺风而增加,逆风而减小,具体影响如下表所示:







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