飞机极限起飞重量和决断速度的确定

飞机极限起飞重量和决断速度的确定 V o l127 N o 11 第27卷第1期 东南大学学报 JOU RN A L O F SOU T H EA ST U N IV ER S IT Y J an. 1997 1997年1月 r研究简报r Ξ 飞机极限起飞重量和决断速度的确定 蔡良才邓学钧 (())空军工程学院, 西安710038 东南大学交通学院, 南京210018 目前, 我国军用机场跑道长度设计是不考虑一发失效这种不利情况的. 因为按这种不利情况来设计, 需要增加跑道长度. 那么, 按现行跑道长度设计方法所确定的现有各机场的跑道长 度, 怎样尽可能地保证一发失效情况下的飞机飞行安全, 就是本文所研究的特定跑道长度条件 下, 考虑一发失效时飞机极限起飞重量和决断速度的确定方法. 1 飞机极限起飞重量确定 飞机极限起飞重量是指某飞机在一定的跑道长度及当时的气象条件下, 为保证飞机在起 飞滑跑过程中一发失效情况下的飞行安全而限定的飞机最大起飞重量. 中的计算, 一发失效继续起飞所需跑道长度L 与 v 之间具有图 1 中曲根据文献1j x 1 线 a 的关系, 一发失效中断起飞所需跑道长度L 与 v 之间具有z d 1 图 1 中曲线 b 的关系. 图 1 中曲线 a 和曲线 b 有一个交点, 即L j x = L z d , 这时对应的跑道长度L p , 对应的故障认定速度为该等长 跑道长度下的决断速度 v . 保证一发失效情况下飞行安全所需1B 跑道长度设计就是根据等长跑道长度L 来确定的. 当 v < v p 1 1B 时, 飞行员可以决定中断起飞, L < L ; 当 v > v 时, 可决定继 z d p 1 1B 续起飞, L < L ; 当 v = v 时, 为最不利情况, L = L = L ,j x p 1 1B z d j x p 但仍都能满足中断起飞或继续起飞的安全要求. L 和L 与 v 的关系图 1j x z d 1 由图 1 可知, 对于每一个飞机起飞重量和相应的大气条件, 都可以计算出其等长跑道长度. 计算明: 等长跑道长度随着飞机起飞重量的 增加而增大, 每 一个飞机起飞重量对应一个等长跑道长度. 因此, 对于一定的跑道长度, 在当时的大气条件下, 为了保证飞行安全, 可以采取限制飞机起飞重量的措施. 极限起飞重量的确定, 与求等长跑道长度的过程相反, 计算原理及方法相同. 在某种大气 条件下, 经计算得到跑道长度与某种飞机起飞重量的关系如图 2 所示. 例如, 在气温 t = 15?C , 气压 p = 101. 32 kP a, 即空气相对密度 ? = 1 且无风时, 如果跑道长度为 2. 2 km , 那么, 得到该 跑道长度下某飞机的极限起飞重量为 65. 1 t. 确定决断速度 v 1B 的方法同前. 在某一飞机起飞重量时, 可以得到等长跑道长度及对应的决 断速度, 见图 1. 同样, 一定跑道长度条件下, 也可得到飞机的极限起飞重量及决断速度. 计 算得到跑道长度与决断速度之间的关系, 如图 3 所示. 例如在前述大气条件下, 跑道长度为 2. 2 km 时, 得到决断速度为 69 m s. ƒ 在实际飞行训练中, 飞机起飞重量不是固定不变 的, 因此在实际应用时, 决断速度的确定分以下 3 种情 况: ) 1极限起飞重量时的决断速度可根据图 1 或 图 3 确定决断速度 v 1B , 这时所需平衡跑道长度L p 等于 () 实际跑道长度 L , 存在唯一的决断速度, 如图 4 a所 s 示. 例如在大气条件下, 跑道长度L = 2. 2 km , 某s 飞机起飞重量 G = 65. 1 t. 计算得对应的决断速度 v 1B = 69. 0 m ƒs. ) 2飞机起飞重量大于极限起飞重量时的决断速 度这时所需的平衡跑道长度L 大于实际跑道长度p ′ ″ ′ ″() L s. 这时, 存在两个决断速度 v 1B 和 v 1B v 1B < v 1B , 如图 ′ () 4 b 所示. 在与前例同样条件下, 当G = 70 t 时, v 1B = ′″ 75 m s. 当故障认定速度 v ? v 时,ƒ 1B 1 68. 0 m ƒs, v =1B ″ ′ 可中断起飞, 当 v ? v 时, 可继续起飞, 但当 v <1 B v 11B 1 ″ < v 1B 时, 中断起飞或继续起飞所需的跑道长度都大于 L , 都不能保证飞行安全. 因此, 在跑道长度有限时, 飞s 机起飞重量通常应控制在极限起飞重量以内. 图 3 跑道长度与决断速度的关系 ()()()a c b 图 4 决断速度确定示意图 ) , 所需的L 小于由于飞机起飞重量较小3飞机起飞重量小于极限起飞重量时的决断速度p ′ ″ ′ ″′() () L , 这时也有两个决断速度 v 和 v v < v , 如图 4 c所示. 同例, 在G = 60 t 时, 得 v =s 1B 1B 1B 1B 1B ′ ″ ′″ 70. 5 m ƒs. 当 v ? v 时可中断起飞, 当 v ? v 时可继续起飞, 而当 v < 1B 1 B 1 1B v 1 59. 5 m s, v =ƒ1B 1 138 东 南 大 学 学 报第27卷 ″ < v 1B 时, 则既可中断起飞, 又可继续起飞, 都能保证飞行安全, 这时可根据任务的需要来决定, 但通常情况下, 既然已有一台发动机发生故障, 为确保飞行安全, 最好是中断起飞. 因此, 这种 ″ 情况下, 一般以 v 1B 作为决断速度. 参 考 文 献 ( ) 1 蔡良才, 邓学钧. 确定跑道长度的理论分析初探. 机场工程, 1995, 4: 21, 26 飞机飞行性能编写组. 飞机飞行性能——计算手册. 飞行力学杂志社, 1987 2 ( )7210办公室编. 航空气动力手册第四分册. 北京: 国防工业出版社. 1987 3 M e thod of D e term in in g A ircraf t L im it in g Takeof f W e igh t an d D ec is ion Speed C a i L ian gca i ′(), 710038T h e A ir Fo rce In st itu te o f E ng inee r ingX ian D en g X u e ju n (), , 210018Co llege o f T ran spo r ta t io n So u th ea st U n ive r sityN an jing A bstra c t: Co n side r in g an en g in e fa ilu re du r in g a irc raf t tak eo ff ru n , th e de te rm in a t io n m e tho d o f th e a irc raf t lim t in g tak eo ff w e igh t an d dec isio n sp eed o n th e co n d it io n o f th e k now n ru nw ay len g th is p ropo sed. Key word s: a irf ie ld; ru nw ay len g th; co n t in u in g tak eo ff; abo r ted tafeo ff; lim it in g tak eo ff ; w e igh tdec isio n sp eed