巡航升阻比

巡航升阻比

巡航升阻比指飛機巡航飛行時所對應的升阻比。

巡航指飛機完成起飛階段進入預定航線後的飛行狀態。升阻比是指飛行器在飛行過程中,在同一迎角的升力與阻力(也即升力係數阻力係數)的比值。

高超聲速飛行器周期巡航與飛行器的升阻比、推重比等總體參數的關係有如下結論:當推重比(升阻比)一定時,升阻比(推重比)只有大於某個值,飛行器才能實現周期巡航;大升阻比、高推重比飛行器易於實現周期巡航;其他條件相同時,巡航周期、單周期巡航航程隨推重比、升阻比的增大而增加;燃料消耗率主要與升阻比有關,且燃料消耗率隨升阻比的增大而減小。

基本介紹

  • 中文名:巡航升阻比
  • 外文名:Cruisinglift-drag ratio
  • 套用學科:空氣動力學
  • 定義:飛機巡航飛行時所對應的升阻比
  • 巡航:飛機進入預定航線後的飛行狀態
  • 升阻比:在同一迎角的升力與阻力的比值
定義,巡航,升阻比,兩者關係,

定義

巡航升阻比指飛機巡航飛行時所對應的升阻比。

巡航

巡航指飛機完成起飛階段進入預定航線後的飛行狀態。
在航空界,一般把適宜於持續進行的,接近於定常飛行的飛行狀態稱之為巡航。在此狀態下的參數稱為巡航參數,如巡航高度、巡航推力等等。巡航速度也是專機的巡航參數之一。飛機所裝發動機每100公里消耗燃油最小情況下的飛行速度稱為巡航速度。巡航狀態不是唯一的,每次飛行的巡航狀態都取決於許多因素,如氣象條件、裝載、飛行距離、 經濟性等等。
巡航可以分為航程巡航、航時巡航、給定區間最小燃料消耗巡航等。雖然都要求飛機以比較省油、比較經濟的速度巡航,但這些指標是有差別的。航程巡航要求飛機能以航程最遠的巡航速度飛行;航時巡航則要求飛機能以留空時間最長的巡航速度飛行等等。為此巡航速度又可細分為“遠航速度”和“久航速度”等。

升阻比

升阻比是指飛行器在飛行過程中,在同一迎角的升力與阻力(也即升力係數阻力係數)的比值。
其值與飛行器迎角、飛行速度等參數有關,此值愈大說明飛行器的空氣動力性能愈好。對一般的飛機而言,低速和亞音速飛機可達17~18,跨音速飛機可達10~12,馬赫數為2的超聲速飛機約為4~8。
升阻比是評定飛機空氣動力特性、表示飛機氣動效率的一個重要參數,對於固定的飛機它主要是飛行馬赫數與迎角的函式。一般總是希望飛機的最大升阻比越大越好。

兩者關係

高超聲速飛行器採用乘波體或升力體外形,升阻比都比較大;巡航時以超燃衝壓發動機為動力,推重比也比較高。經計算,Chuang C H等的文章中的高超聲速飛行器模型在周期巡航過程中,升阻比在4.5左右變化,推重比在1.2左右變化。據此,太原衛星發射中心的張忠峰等在文中假設飛行器的最大升阻比為4.5,最大推重比為1.20。
當飛行器升阻比推重比等總體參數發生變化時,周期巡航能否實現;這些參數與巡航航程、燃料消耗率有什麼對應關係,下面對這些問題進行分析。
推重比固定,升阻比變化的情況
保持飛行器推重比恆定,取不同的升阻比,用胞映射方法可以得到不同的周期胞。將這些周期胞代表的狀態量作為巡航的初始條件,飛行器就可以實現不同巡航周期的周期巡航,也可以得到單巡航周期的航程及燃料消耗率與升阻比之間的關係。
如圖1給出了推重比等於1(發動機工作時問為50 s),升阻比在2.82~4.5變化時,單周期航程與燃料消耗率的結果。
巡航升阻比
圖1航程及燃料消耗率與升阻比的關係
從圖1中可以看出,隨著升阻比的增大,單周期航程增大。由於發動機工作時間相同,不同升阻比的耗油量基本相等,根據燃料消耗率的定義,隨著升阻比的增大,航程增加,故燃料消耗率減小。
升阻比固定,推重比變化的情況
與前面的分析過程相同,保持飛行器升阻比恆定,取不同的推重比,得到單巡航周期的航程及燃料消耗率與推重比的關係。
如圖2給出了升阻比等於4(發動機工作時間為50 s),推重比在0.8~1.2之間變化時,單周期航程與燃料消耗率的結果。
巡航升阻比
圖2航程及燃料消耗率與推重比的關係
從圖2中可以看出,隨著推重比的增大,單周期航程增加,同時耗油量也增大,因此燃料消耗率的變化不顯著,只是隨著推重比增大略有減小。
結論
經分析,高超聲速飛行器周期巡航與飛行器的升阻比、推重比等總體參數的關係有如下結論:
a)當推重比(升阻比)一定時,升阻比(推重比)只有大於某個值,飛行器才能實現周期巡航;
b)大升阻比、高推重比飛行器易於實現周期巡航;
c)其他條件相同時,巡航周期、單周期巡航航程隨推重比、升阻比的增大而增加;
d)燃料消耗率主要與升阻比有關,且燃料消耗率隨升阻比的增大而減小。

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