正文 第9章 航空科技5(2 / 3)

(六)工作設計又叫詳細設計。根據確定的方案和打樣設計的結果,完成零件製造和部件、係統、全機裝配的工作圖紙和生產、驗收的技術文件,包括進行零部件的強度、剛度、顫振和重量計算,飛機氣動性能及各係統性能的精確計算,進行結構的靜、動強度和疲勞試驗以及特種設備和各個係統的台架試驗,還要試製原型機並製定試飛大綱。

上述各個階段之間無明顯的界線。根據現代的新機研製要求,飛機設計工作已延伸到生產定型,甚至延伸到使用回授的全過程。

(七)發展飛機設計由原準法、分析法發展到優化設計和計算機輔助設計。應用計算機可以幫助選擇方案、繪製圖紙、提高設計質量、減少試驗工作、縮短設計周期、降低設計成本。在方案設計階段,用計算機對存貯的信息進行分析以選擇飛機的型式,用優化方法選擇飛機的主要參數,進行人機交互設計等,就可以在較短的時間內獲得最佳的結果。為了利用計算機,要將設計各個階段中的主要工作製成相應的數學模型(如飛機型式、幾何模型、氣動特性、重量、動力裝置性能、操縱性穩定性、強度、顫振、部位安排及重心定位、技術經濟分析等模型),編製計算機程序,建立程序庫和數據庫,構成完整的計算機輔助設計係統。這種係統與輔助製造、輔助管理係統結合起來形成一體化,推動了飛機的研製工作。主動控製技術的應用改變了飛機設計方法,為提高飛機性能提供了可能性。

三十五、飛機飛行性能

描述飛機質心運動規律的諸參數,包括飛機的速度、高度、航程、航時、起飛、著陸和機動飛行等性能。飛機作定常(加速度為零)直線運動時的性能稱為基本飛行性能,包括最大水平飛行速度、最小水平飛行速度、爬升率、升限和上升時間等。

(一)最大水平飛行速度(Vmax)在一定飛行高度上,飛機所能達到的最大定常水平飛行速度,常用馬赫數表示,是飛機的重要性能指標之一,對軍用飛機尤為重要。飛機飛行所受的外力有升力Y、阻力Q、發動機推力P和重力G,V為飛行速度,θ為航跡傾角。定常水平飛行(簡稱平飛)時,θ=0°。當發動機的安裝角很小時,可認為推力與阻力作用在一條直線上,這時推力與阻力平衡,即P=Q;升力和重力平衡,即Y=G。為確定最大水平飛行速度,可用作圖法,作出在一定飛行高度上發動機滿油門可用推力與速度的關係曲線和平飛阻力與速度的關係曲線。與兩曲線在右方的交點相對應的速度,就是這一高度的最大水平飛行速度(Vmax)。飛機在巡航(可持續進行的速度、高度等參數基本不變的一種比較經濟的飛行狀態)時的速度稱巡航速度,常為最大水平飛行速度的70%~80%。

(二)最小水平飛行速度(Vmin)在一定飛行高度上能維持飛機定常水平飛行的最小速度。Vmin越小,飛機的起飛、著陸和盤旋性能越好。但一般在飛行中並不使升力係數達到Cymax,而是略小於此值就不再降低速度,以避免失速。實際上,當Cy達到比Cymax小的某一值時就會出現不希望的抖振現象,預示飛機即將失速。為了安全,通常用這時的升力係數來確定Vmin。這是按Y=G的條件來確定最小速度。而維持等速平飛的條件除Y=G外,還需要P=Q。因此,在高空發動機推力大大降低的情況下,最小速度還受到發動機推力的限製。由最小水平飛行速度到最大水平飛行速度的間隔,稱為飛機的飛行速度範圍。

(三)爬升率在一定的飛行重量和一定的發動機工作狀態下,飛機在單位時間內上升的高度。在定常水平飛行中推力等於阻力(假設飛行航跡與推力同一方向),通常在Vmin與Vmax之間發動機的推力除了克服定常水平飛行的阻力外,還有一部分剩餘推力(P=P-Q),可用以爬升。剩餘推力達最大值時,航跡傾角θ也達到最大值。當P與V之積達到最大值時,可以得到最大爬升率。不同飛行高度的最大爬升率和最大航跡傾角是不同的。提高最大爬升率可以使飛機迅速上升到所需要的或有利的高度,這對戰鬥機尤為重要。為此,除設法減小阻力和降低飛機重量外,重要的措施是加大推力。

(四)升限飛機能進行平飛的最大飛行高度,有理論升限與實用升限兩個概念。理論升限是飛機能維持等速平飛的最大高度,在此高度上飛機隻能以唯一的速度作等速平飛。隨著高度的增加,剩餘推力越來越小,最大爬升率也隨之變小漸至為零,所以要達到爬升率為零的高度所需要的時間將為無窮大,因此用定常直線上升的辦法實際上達不到這樣的高度,故稱這一高度為理論升限。

在實踐中規定最大爬升率略大於零的某一定值(對噴氣飛機通常取5米/秒)所對應的高度為實用升限。對戰鬥機來說,升限高有由高度優勢用俯衝的辦法轉為速度優勢的可能,對於轟炸機和偵察機則易於避免地麵炮火的攻擊。除理論升限和實用升限外還有動升限,它是飛機通過躍升動作所能達到的最大高度。動升限大於理論升限,但飛機在動升限上不能維持直線平飛。

(五)上升時間飛機從一個高度爬升到另一高度所需的時間。在爬升過程中采用相應高度的最大爬升率,便可得到最短的上升時間。由於最大爬升率隨高度增加而下降,所以高度越高,爬升單位高度所需要的時間就越長。

三十六、飛機飛行品質

涉及飛行安全和駕駛員操縱難易程度的飛機的各種特性。對飛行品質規定具體指標,作為設計、驗收和使用飛機的準則性文件稱為飛行品質規範。飛機設計應滿足飛行品質規範的要求,這也是訂貨部門決定飛機可否被接受的主要依據之一。飛行品質規範還是飛機穩定性和操縱性計算、風洞實驗結果分析、飛行品質實驗與試飛的評價準則。

早在飛機使用初期即已開展了飛行品質方麵的研究。

以後,經過幾十年的飛行實踐和研究,隨著飛機飛行速度和高度範圍不斷擴大和操縱係統日趨複雜(包括引入自動器),各國對飛行品質的研究日益深入,對飛行品質規範也不斷地進行補充和修訂,以適應新的情況。