A320起飞性能计算

A320起飞性能计算

史卫国

上海交通大学，中国东方航空公司， 上海 201100

摘 要：A320是国内民用航空公司使用最广的机型。机组一般使用飞行管理计算机FMC进行性能计算，飞行签派员和性能工程师在计算起飞性能时多使用空客公司提供飞行机组操作手册中的图表和相关性能软件。本文简要介绍了这些计算机和图表的计算原理，通过工程计算的方法进行演示计算。通过与实际飞行数据比较，计算结果符合实际，该计算方法可以应用至民用飞机性能计算。

关键词：起飞性能；离地速度；起飞距离；爬升性能；爬升梯度；爬升耗油；

1 起飞简介

1.1 起飞剖面

运输类飞机起飞的定义: 飞机从地面开始加速滑跑到离地高度不低于1500英尺，完成从起飞到航路爬升构型的转换，速度不低于1.25VS，爬升梯度达到规定值的过程。

1.2 起飞航迹

起飞场道阶段：从地面开始加速滑跑到飞机离地高度35ft（10.7m），速度不小于起飞安全速度V2的过程。

起飞航迹阶段：从35ft到起飞结束的过程。

整个起飞阶段包括起飞场道航段和起飞航迹阶段。

2 性能计算

2.1 条件

1）标准大气条件，静风，不考虑坡度，跑道平均摩擦系数μ= 0.03

2）起飞重量：70T；

3）A320起飞推力TOGA：115000N；燃油流量：4800lb/h；最大连续推力MCT：104000N；燃油流量：4350lb/h。

4）第三阶段飞行时间：5min

5）升力系数、阻力系数、机翼面积等需查资料获得。

起飞时迎角为14°：

由升力系数曲线可知，C_L=1.49 ,D_L=0.155

机翼面积：122.6m²

2.2 起飞滑跑

2.2.1离地速度

=78.3 m/s≈282km/h（152kt）

2.2.2起飞滑跑距离、时间和耗油

运用工程估算法，将整个滑跑过程看作等加速运动，可得：

其中TOR为起飞滑跑距离，t为起飞滑跑时间。

查表可知滑跑时C_L=0.57，C_D=0.023

取滑跑段的平均速度

V= (0+ )/2=39.2m/s

滑跑平均升力 =

0.36*0.5*0.125*39.2²*122.6=4238.8kg

滑跑平均阻力 =

0.023*0.5*0.125*39.2²*122.6=270.8kg

2.6m/s²

1180m （1.15TOR=1357m）

耗油

用空客PEP软件计算的结果如下：

图 1 PEP起飞滑跑计算

2.2.3起飞爬升距离、时间和耗油

爬升坡度 为10°，起飞时迎角为14°，由升力系数曲线可知，C_L=1.49 ,D_L=0.155。

取拉起爬升段的平均速度

V= (V₂+ )/2=79m/s （V₂ =155kt）

拉起爬升段平均升力

=1.49*0.5*0.125*79²*122.6= 71254.3N

拉起爬升段平均阻力

=

0.155*0.5*0.125*79²*122.6=7412.4N

根据能量守恒定律，飞机由H=0上升到35ft高度时所具有得总能量应等于飞机离地瞬间所具备得能量再加上剩余推力在飞机爬升过程中所做的功：

为飞机拉起爬升到安全高度的速度，飞机为前三点飞机，H为35ft（10.5m），则:
=256m

2.2.4起飞距离

起飞距离 =

1180+248=1428m

1.15TOD=1624m

用空客PEP软件计算的结果如下：

图 2 PEP起飞离地35FT计算

2.3 起飞爬升

2.3.1 第一阶段

查资料可知，A320收起落架平均时间为15s，

耗油:

2.3.2 第二阶段

起飞第二阶段（35ft-400ft）高度差为365ft(111.3m)， 。

飞行时间：

_耗油：

2.3.3 第三阶段

飞行时间：5min。

_耗油：

最大升阻比速度（绿点速度）：

查资料可知，在高度20000ft以下:

A320的最大升阻比速度=

2*重量（t）+85 节=2*70+85=225kt

与计算结果基本一致。

2.3.4 第四阶段

飞行时间：

_耗油：

3 结论

3.1 速度

离地速度：计算所得

< （155kt）

绿点速度：计算所得V=250kt，与根据FCOM计算所得225kt基本一致。

3.2 起飞距离

表 1 起飞距离比较

本文中使用了工程估算，部分系数是查表获得，数据较保守，基本相符合。

3.3 起飞耗油

以下为使用Sabre DM 系统计算上海虹桥-北京的计算机飞行计划：

图 3 A320 ZSSS-ZBAA CFP

结果比较：

表 2 起飞耗油比较

Sabre飞行计划时间和耗油比计算结果大，是由于：

1、Sabre飞行计划是实际天气情况，顶风40KT；

2、计算机计算起飞阶段是根据实际减噪程序和管制规定来规划爬升阶段的，高度远大于1500FT。

根据飞行员实际飞行中反馈，起飞阶段平均耗油率为4吨/小时，与计算结果基本一致。

参考文献：

[1]空客.掌握飞机的性能[Z].空客公司,2002.

[2] AIRBUS. Getting to grips with AICRAFT PERFORMANCE[Z]. Airbus Co. 2002.

[3] AIRBUS. A320 FLIGHT CREW OPERATING MANUL[S]. Airbus Co. 2018.

[4]何肇熙.民用航空飞行性能工程原理[M].天津：中国民用航空学院,1995.

[5]陈治怀.飞机性能工程[M].北京：中国民航出版社,1993.

[6]陈再新，刘福长，鲍国华.空气动力学[M].北京：航空工业出版社,1992.

【作者简介】：史卫国 男，硕士研究生，工程师。主要研究方向：航空工程。