惠少輝++屈程

摘 要：飛機(jī)性能由于關(guān)系到飛機(jī)運(yùn)行的效率和安全，歷來(lái)被設(shè)計(jì)部門(mén)和航空公司所重視。尤其是在起飛階段，由于該階段事故頻發(fā)，所以顯得尤為重要。在起飛階段，存在著越障和飛行高度的要求，必須保證有足夠的爬升梯度。文章從起飛階段爬升梯度出發(fā)，分析幾種計(jì)算爬升梯度方法的優(yōu)劣，從而確定能準(zhǔn)確計(jì)算爬升梯度的方法，并以此方法為基礎(chǔ)，分析影響爬升梯度的因素。

關(guān)鍵詞：起飛階段；爬升梯度；影響因素

中圖分類(lèi)號(hào)：V24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0019-02

引言

爬升梯度是起飛階段衡量飛機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)，為此，CCAR-25部中專(zhuān)門(mén)對(duì)起飛爬升梯度做了規(guī)定：25.121（b）中規(guī)定對(duì)于雙發(fā)飛機(jī)爬升梯度不小于2.4%，對(duì)于三發(fā)飛機(jī)不得小于2.7%，對(duì)于四發(fā)飛機(jī)不得小于3.0%。

1 爬升梯度計(jì)算

爬升梯度一般的定義是單位水平距離升高的高度，實(shí)時(shí)的爬升梯度計(jì)算有兩種方式，即：

（1）爬升梯度=垂直速度分量/水平速度分量，即

（2）爬升梯度=tan（俯仰角-迎角），即 。

對(duì)于第一種方法，

在飛機(jī)飛行過(guò)程中，真空速V是已知的，關(guān)鍵所在是求取垂直速度分量VY。而對(duì)于VY，分別可以用以下方法來(lái)計(jì)算：

a.氣壓高度求導(dǎo)；b.GPS垂直速度；c.無(wú)線電高度求導(dǎo)。

由于在起飛階段，受地形起伏和障礙物的影響，采用無(wú)線電高度求導(dǎo)來(lái)計(jì)算垂直速度顯然不準(zhǔn)確。其次由于GPS在垂直方向上的精度不高，測(cè)量不準(zhǔn)，所以采用GPS垂直速度也不精確。

而采用氣壓高度求導(dǎo)，測(cè)量準(zhǔn)確且連續(xù)，所以計(jì)算出的垂直速度相對(duì)較準(zhǔn)確。圖1所示為GPS垂直速度與氣壓高度求導(dǎo)計(jì)算出的垂直速度的對(duì)比，可以看出GPS垂直速度與一般的垂直速度有3-5kn的差別。

所以采用氣壓高度求導(dǎo)計(jì)算出的垂直速度來(lái)計(jì)算爬升梯度，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，以下對(duì)爬升梯度影響因素的分析都采用這種方法。

2 爬升梯度影響因素分析

影響爬升梯度的因素很多，本文將分析重量和機(jī)場(chǎng)壓高對(duì)爬升梯度的影響。如圖3所示為某民機(jī)小重量構(gòu)型與大重量構(gòu)型起飛階段爬升梯度的對(duì)比，在試驗(yàn)條件上保持對(duì)比試驗(yàn)重量、重心、飛機(jī)構(gòu)型、起飛壓高相同，都采用起飛推力。通過(guò)圖可以看出當(dāng)重量增加20%，爬升梯度減少33%。同時(shí)也可以看出，小重量構(gòu)型爬升梯度大，飛機(jī)能更快的達(dá)到預(yù)定的高度，也能更高效的避過(guò)地面障礙，這對(duì)起飛階段環(huán)境的適應(yīng)性有很大的提高。如圖4所示為某民機(jī)在機(jī)場(chǎng)壓高1200ft（平原）時(shí)和在機(jī)場(chǎng)壓高6500ft（高原）時(shí)爬升梯度的對(duì)比。在試驗(yàn)條件上保持重量、重心、構(gòu)型相同，都采用起飛推力起飛。由圖可以看出，高度增加了5300ft， 爬升梯度下降了0.09。所以在高原起飛時(shí)，為了保證爬升梯度和越障的能力，常常對(duì)起飛重量進(jìn)行了進(jìn)一步限定。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了計(jì)算起飛階段爬升梯度的兩種方法，并分析了各自的優(yōu)劣。并著重介紹了第一種方法中的關(guān)鍵參數(shù)-垂直速度的計(jì)算方法，最終確定了有效的計(jì)算爬升梯度的公式。并利用介紹的方法研究了重量和起飛機(jī)場(chǎng)壓高對(duì)爬升梯度的影響。結(jié)果顯示：起飛重量對(duì)爬升梯度的影響很大，在重量增加20%的情況下，爬升梯度減少了33%，小重量構(gòu)型初始爬升梯度大使得飛機(jī)能很快到達(dá)預(yù)定高度，意味著具有比較強(qiáng)越障能力即對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)。同時(shí)起飛機(jī)場(chǎng)壓高對(duì)爬升梯度也具有不可忽視的影響，機(jī)場(chǎng)高度增加5300ft， 爬升梯度會(huì)下降0.09，所以在高原機(jī)場(chǎng)起飛，為了保證足夠爬升梯度和越障能力，必須對(duì)飛機(jī)重量進(jìn)行重新限定。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)民用航空規(guī)章第25部 運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].中國(guó)民用航空總局，2001，5.

[2]張志剛，王百爭(zhēng)，王和平.MA60飛機(jī)高原機(jī)場(chǎng)起飛性能研究[J].飛行力學(xué)，2006，24（4）：65-69.

[3]陳治懷，谷潤(rùn)平，劉俊杰.飛機(jī)性能工程[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2006.

[4]李志遠(yuǎn).基于BCOP的飛行航跡預(yù)測(cè)及性能仿真分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（24）：84.endprint