向上爬,靠的是剩余拉力与剩余功率
剩余功率降到零,就是升限
爬升与下降是同一条性能曲线的两面:爬升看剩余拉力(决定爬升角)与剩余功率(决定爬升率),下降看阻力与重力的分工;升限是剩余功率耗尽的高度,滑翔比把升阻比变成能飞多远。本页 6 个 stage 覆盖考纲「爬升」「下降」「上升角和陡升速度」「上升率和快升速度」「上升时间和升限」五节。
01 稳定爬升的受力
- 爬升角
- 爬升轨迹与水平面的夹角
- 爬升梯度
- 爬升高度与前进水平距离之比
- 稳定爬升
- 升力只托住重力的垂直分量 L = W·cosγ
- 剩余拉力
- 剩余拉力 T − D 用来克服重力的向后分量 W·sinγ
| 术语 | 含义 |
|---|---|
| 爬升角 γ | 爬升轨迹与水平面的夹角 |
| 爬升梯度 | 爬升高度 ÷ 前进水平距离 |
| 爬升率 Vy | 爬升速度的垂直分量 |
| 下降角 | 下降轨迹与水平面的夹角 |
| 下降率 | 下降速度的垂直分量 |
| 下降梯度 | 下降高度 ÷ 下降水平距离 |
| 滑翔比 η | 下滑距离 ÷ 下滑高度 |
02 爬升角与陡升速度 Vx
- 公式
- 爬升角 sinγ = (T − D) / W = ΔT / W(剩余拉力与重力之比)
- 陡升速度
- Vx = 能获得最大爬升角的速度(陡升速度)
- 满油门
- 以最小功率速度上升,剩余拉力最大、上升角最大 → 陡升速度 = 最小功率速度
- 带杆(高速)
- 大于最小功率速度时带杆:速度减、剩余拉力增、上升角增
- 第二范围
- 小于最小功率速度(第二范围)带杆,上升角反而减小,通常不在这里上升
- 重量
- 重量增 → 最大剩余拉力减 → 最大爬升角和爬升梯度减小
- 高度/气温
- 高度增、气温增 → 密度减 → 可用拉力下移 → 最大爬升角和爬升梯度减小
- 顺/逆风
- 顺风使地速增、爬升角减,逆风相反
- 升降气流
- 上升气流使爬升角增,下沉气流使减
- 坡度
- 坡度增大 → 阻力增大 → 爬升性能下降、爬升角减小
- 用途
- Vx 在相同水平距离内增高度最多
03 爬升率与快升速度 Vy
- 爬升率
- 爬升率 = 爬升速度的垂直分量
- 公式
- 爬升率 Vy = V·sinγ = V·ΔT/W
- 最大爬升率
- 剩余功率最大时爬升率最大
- 快升速度
- Vy = 获得最大上升率的速度
- 满油门
- 螺旋桨飞机以最小阻力速度上升,剩余功率最大、上升率最大 → 快升速度 = 最小阻力速度
- 重量
- 重量增 → 剩余功率减 → 最大爬升率减小
- 高度/气温
- 高度增、气温增 → 密度减 → 可用功率降 → 最大爬升率减小
- 理论升限
- 最大爬升率为零对应理论升限
- 气流
- 水平气流不影响爬升率,上升气流使它增,下沉气流使它减
- 用途
- Vy 在相同时间内增高度最多
04 上升时间与升限
- 上升时间
- 以某一上升率升到预定高度所需的时间
- 手册计算
- 手册的上升时间按最大上升率计算
- 判断
- 到同一高度越快,上升性能越好
- 随高度
- 高度越高,剩余功率越小,上升角和上升率都随之减小
- 理论升限
- 最大上升率降到零的高度,此时只能用有利速度保持平飞
- 实用升限 HS
- 喷气式取最大上升率 500ft/min 的高度,活塞式取 100ft/min 的高度
- 重量
- 重量增大,升限降低
| 项目 | 定义 | 标志爬升率 | 喷气式 | 活塞式 |
|---|---|---|---|---|
| 理论升限 | 最大上升率降到零的高度,只能用有利速度保持平飞 | 0 ft/min | — | — |
| 实用升限 | 按给定最小上升率定义的升限(标志爬升率见右两列) | — | 500 ft/min | 100 ft/min |
05 正拉力下降
- 公式
- 正拉力下降 tanγ = (D − T) / L ≈ (D − T) / W
- 下滑距离
- R = H / tanγ
- 下降率
- 下降率 = 下降速度的垂直分量,Vy = V·sinγ = V·(D − T)/W
- 下降梯度
- 下降高度与下降水平距离的比值
- 重量
- 重量增 → 下降角、速度、下降率都增,距离缩短
- 高度/温度
- 高度、温度增 → 密度减 → 可用拉力减 → 下降角增,下滑率增
- 顺/逆风
- 只影响下降角、不影响下降率:顺风下降角减、距离增;逆风下降角增、距离减
- 升降气流
- 同时影响下降角和下降率:上升气流下降角、下降率都减、距离增;下沉气流相反
06 零拉力下滑与滑翔
- 公式
- 零拉力下滑 tanγ = 1/K
- 滑翔比
- η = 下滑距离 / 下滑高度,R = η·H
- 最佳滑翔
- 无风零拉力时升阻比 K = 滑翔比 η,此时为最佳滑翔速度
- 偏离
- 偏离该速度阻力都增大
- 下降率
- 零拉力下降率 Vy = V·sinγ = V·(D/W) = V/K
- 重量
- 重量增,下降角、距离不变,但下滑速度、下滑率增
- 高度/温度
- 高度、温度增,密度减,同表速下滑角不变,真空速增、下滑率增
注 · 应急下降(考纲 7.5.1 / 7.10.1)与本页性能下滑不同:座舱增压失效先处置增压、无法恢复才应急下降;动作不得粗猛,先快速戴氧气面罩;紧急改变高度层时向飞行方向右转 30°、沿此航向飞 20 公里,再左转平行原航线上升/下降到新高度层。