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基本概念

對(duì)于飛機(jī)性能主要分為兩個(gè)層面的要求：

適航要求：包括飛機(jī)設(shè)計(jì)，AFM與適航有關(guān)，參考法律文件JAR25/FAR25。

運(yùn)行要求：包括技術(shù)運(yùn)行規(guī)定，FCOM/AOM做為支持，包括運(yùn)行所需的限制，程序以及性能數(shù)據(jù)，參考法律文獻(xiàn)JAR-OPS/FAR121。

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力：

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)時(shí)海平面溫度15℃，氣壓1013.25hPa。海平面空氣標(biāo)準(zhǔn)密度為1.225kg/m³。

標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)流層頂高度為11000m/36089ft。

對(duì)流層頂以下，溫度以恒定的速率-6.5℃/1000m,-1.98℃/1000ft隨高度變化；

對(duì)流層頂以上，溫度保持恒定的-56.5℃。

高度測(cè)量原理

高度表可以理解為氣壓計(jì)，其按照標(biāo)準(zhǔn)氣壓和溫度法則進(jìn)行校準(zhǔn)。環(huán)境大氣壓力時(shí)高度表使用的唯一輸入?yún)?shù)。

指示高度(IA)時(shí)以下兩個(gè)氣壓面之間的垂直距離：

• 測(cè)量環(huán)境壓力的氣壓面(飛機(jī)實(shí)際位置)；

• 氣壓基準(zhǔn)面:壓力調(diào)定旋鈕選擇的設(shè)定。

壓力調(diào)定與指示高度朝同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，即壓力調(diào)定值增加，相應(yīng)指示高度增加。

高度測(cè)量的目的在于確保飛機(jī)相對(duì)地面以及飛機(jī)之間的相對(duì)余地。

QFE是機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)的壓力，高度表指示的是高于機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)的高度。

QNH是平均海平面壓力，通過計(jì)算機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)的壓力，然后按照標(biāo)準(zhǔn)壓力的法則，換算到平均海平面。進(jìn)而，在ISA條件下，在機(jī)場(chǎng)平面，高度表指示地形的測(cè)量高度。

Standard對(duì)應(yīng)的是1013hPa，高度表指示的是高于1013hPa等壓面的高度，其目的在于擺脫局部壓力變化后，整個(gè)飛行中提供飛行的垂直間隔。

飛行高度層對(duì)應(yīng)的是用英尺表示的指示高度除以100得出的數(shù)值，氣壓基準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)氣壓。

過度高度是一個(gè)指示高度，在它之上，機(jī)組必須選擇標(biāo)準(zhǔn)調(diào)定值；

過度高度層是過度高度之上的第一個(gè)可用的飛行高度層。

在給定的指示高度飛行時(shí)，真實(shí)高度隨溫度的增加而增加。

即溫度越高飛的越高；溫度越低飛的越低。

真實(shí)高度=指示高度 28×(QNH-1013)

因此，在溫度很低時(shí)，執(zhí)行進(jìn)離場(chǎng)時(shí)，溫度修正很重要。

操作速度

校準(zhǔn)空速(CAS):通過總壓與靜壓的差值獲得。此差值也被稱為動(dòng)壓。

總壓通過皮托管來測(cè)量面向前方的沖擊壓力，此壓力的測(cè)量考慮了給定飛行高度的環(huán)境壓力(靜態(tài))和飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)(動(dòng)態(tài))。

靜壓通過垂直于氣流的對(duì)稱的靜壓探頭(靜壓孔)來測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表示給定飛行高度的環(huán)境壓力(靜態(tài))。

在爬升階段保持恒定的CAS可以保持空氣動(dòng)力效應(yīng)與在海平面一樣，結(jié)果可以消除速度的變化。

指示空速(IAS)是由空速指示器表示的速度。但是由于飛機(jī)迎角、襟翼形態(tài)、近地情況、風(fēng)向和其他影響，會(huì)有一定的誤差(主要是靜壓)，導(dǎo)致CAS與IAS之間由一定的誤差，此誤差也被稱為儀表修正或天線誤差。

真空速(TAS)表示飛機(jī)在一個(gè)與氣團(tuán)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)系統(tǒng)中的速度，即飛機(jī)在氣流中的速度。

地速(GS)表示飛機(jī)在固定地面基準(zhǔn)系統(tǒng)中的速度。

馬赫數(shù)(Mach)：

真空速與當(dāng)時(shí)飛行高度的音速的比值,音速只取決于溫度，因此馬赫數(shù)可以表示為

TAS/39√273 SAT

即以給定的馬赫數(shù)飛行，高度增加，SAT減小，進(jìn)而TAS亦變小。

空氣動(dòng)力學(xué)

標(biāo)準(zhǔn)升力公式：L=1/2×??×S×TAS²×C_L.

飛機(jī)限制

飛行限制

限制過載系數(shù)：

強(qiáng)制要求使用限制載荷和極限載荷來規(guī)定的，除非另有提供，否則預(yù)先確定的載荷就是限制載荷。

飛行過載系數(shù)表示的是空氣動(dòng)力分量與飛機(jī)重力的比，正的過載系數(shù)是氣動(dòng)力相對(duì)飛機(jī)向上作用是的情況。

導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破裂的極限載荷通常是限制過載系數(shù)的1.5倍。

對(duì)于所有空客飛機(jī)，飛行機(jī)動(dòng)載荷加速限制如下：

光潔形態(tài)：-1G≤N≤ 2.5G;

縫翼放出:0G≤N≤ 2G.

最大速度：

V_MO/M_MO(最大操作限制速度)是在任何飛行階段(爬升、巡航或下降)都不能故意超過的速度。

V_FE(襟翼放出速度):必須建立VFE,以避免超過設(shè)計(jì)的襟翼速度。

V_LO(起落架操作速度):不能超過安全收放起落架的速度。

V_LE(帶輪飛行速度):不能超過起落架在完全放下鎖定時(shí)的安全飛行速度。

最小速度

V_MCG(Min Control Speed on Ground地面最小控制速度):

修正空速CAS

在這個(gè)速度，當(dāng)關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)突然不工作時(shí)，僅依靠主要空氣動(dòng)力控制面就可以對(duì)飛機(jī)保持控制（不使用前輪轉(zhuǎn)彎），使用飛機(jī)正常駕駛術(shù)就可以使飛機(jī)安全起飛。

要求從發(fā)動(dòng)機(jī)不工作開始時(shí)的點(diǎn)到方向恢復(fù)到與跑道中心線平行的點(diǎn)之間，橫側(cè)偏離中心線的距離在任意一點(diǎn)都不超過30ft。

運(yùn)行中要求：V₁≥V_MCG

確定V_MCG時(shí)的條件與要求：

• 飛機(jī)處于各個(gè)起飛形態(tài)或由申請(qǐng)人確定的最不利起飛形態(tài)；

• 工作的發(fā)動(dòng)機(jī)處于最大起飛功率或推力；

• 重心處于最不利位置；

• 飛機(jī)處于起飛配平位置；

• 起飛重量是起飛重量范圍內(nèi)最不利重量。 

V_MCA(Min Control Speed in Air空中最小控制速度):

修正空速CAS

在這個(gè)速度，當(dāng)一臺(tái)關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)突然不工作時(shí)，在該發(fā)動(dòng)機(jī)保持不工作的狀態(tài)下，仍能保持對(duì)飛機(jī)的控制，且可以利用不大于5o的坡度能保持飛機(jī)平直飛行，且在改出過程中，飛機(jī)不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的姿態(tài)或特別駕駛術(shù)，航向變化不超過20o。

實(shí)際飛行中：V_R≥1.05V_MCA;  V₂≥1.1V_MCA.

確定V_MCA時(shí)的條件與要求：

• V_MCA≤1.2V_S.

• 發(fā)動(dòng)機(jī)處于最大可用起飛功率或推力；

• 飛機(jī)重心處于最不利位置；

• 飛機(jī)處于起飛配平位置；

• 最大海平面起飛重量。

• 除起落架收上外，離地后飛機(jī)處于飛行軌跡上存在的最不利起飛形態(tài)；

• 地面效應(yīng)忽略不計(jì)。 

VMCL(Min Control Speed in Landing/Approach進(jìn)近和著陸期間的最小控制速度):

修正空速CAS

所有發(fā)動(dòng)機(jī)均工作時(shí)進(jìn)近和著陸期間，在該速度時(shí)，當(dāng)關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)突然不工作，仍可以利用工作的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)保持控制，利用不大于5o的坡度保持飛機(jī)平直飛行，并且以20o坡度滾轉(zhuǎn)，在5秒內(nèi)，開始向不工作發(fā)動(dòng)機(jī)反方向轉(zhuǎn)彎。 

確定V_MCL時(shí)的條件與要求：

• 飛機(jī)處于所有發(fā)動(dòng)機(jī)均工作時(shí)進(jìn)近和著陸時(shí)的最不利形態(tài)；

• 重心處于最不利位置；

• 飛機(jī)處于所有發(fā)動(dòng)機(jī)均工作時(shí)的進(jìn)近配平位置；

• 最不利重量；

• 工作發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定為復(fù)飛推力。

V_MU(Min Unstick Speed最小離地速度):

修正空速CAS

當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谠撍俣葧r(shí)，飛機(jī)可以安全離開地面并繼續(xù)起飛，飛行員帶桿到操縱面空氣動(dòng)力效率的極限位置，飛機(jī)慢慢抬頭至一個(gè)獲得最大升力系數(shù)的迎角，或?qū)︼w機(jī)受幾何形狀限制的飛機(jī)，抬前輪至擦尾角度，然后保持俯仰直至飛機(jī)離地。

需要確定兩個(gè)最小離地速度：

所有發(fā)動(dòng)機(jī)均工作時(shí)(AEO)的V_MU(N);

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)(OEI)的V_MU(N-1),必須能保證安全的橫側(cè)控制，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)擦地。

即V_MU(N)≤V_MU(N-1).

實(shí)際飛行中：V_LOF≥1.1V_MU(N); V_LOF≥1.05V_MU(N-1)。

V_S(Stall Speed失速速度):

當(dāng)飛機(jī)迎角增加，升力系數(shù)隨之增加，當(dāng)升力系數(shù)增加到最大升力系數(shù)后，并在迎角超過某個(gè)值時(shí)，升力突然減小，這種現(xiàn)象叫做失速。 

V_S1G對(duì)應(yīng)最大升力系數(shù)，即在升力即將減小之前，而在這個(gè)時(shí)刻，飛機(jī)載荷依然等于1.

V_S對(duì)應(yīng)常規(guī)時(shí)速，即升力開始快速下降時(shí)，在這個(gè)時(shí)刻，過載系數(shù)總是小于1.

在JAR中，V_S=0.94×V_S1G.

在FAA中，V_S表示在這個(gè)速度時(shí)，推力為零或者發(fā)動(dòng)機(jī)在慢車時(shí)，飛機(jī)可以控制,是最小穩(wěn)定飛行速度。但FAA中沒有V_S1G的要求。

起飛中的操作速度：

 V_EF(Engine Failure Speed發(fā)動(dòng)機(jī)故障速度): 

修正空速CAS,

在該速度上，假定關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)故障，因此：V_EF≥V_MCG。

V₁(。  決斷速度):

修正空速CAS,

機(jī)組能夠決定中斷起飛的最大速度，且保證能將飛機(jī)停在跑道的限制范圍內(nèi)。

定義V₁時(shí)要求發(fā)動(dòng)機(jī)在V_EF時(shí)故障，飛行員從識(shí)別判斷故障到做出第一個(gè)動(dòng)作的時(shí)間為1秒，即V_EF后1秒即為V₁，因此V₁≥V_EF 從關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)故障發(fā)生開始到飛行員發(fā)現(xiàn)識(shí)別故障并采取第一個(gè)措施期間的速度增加值。

即V₁≥V_EF≥V_MCG

V_LOF(Lift Off Speed離地速度):

修正速度CAS,

飛機(jī)剛剛離地升空時(shí)的速度，是升力克服重力時(shí)的速度。

受空氣動(dòng)力學(xué)和幾何外形兩個(gè)限制：

空氣動(dòng)力學(xué)限制要求：

所有發(fā)動(dòng)機(jī)工作(AEO)時(shí)V_LOF≥1.1V_MU;

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作(OEI)時(shí)V_LOF≥1.05V_MU.

幾何外形限制要求：

飛機(jī)在地面大道最大迎角時(shí)(即機(jī)尾擦地，但主起落架還在地面上)，仍然達(dá)不到最大升力系數(shù)，此類飛機(jī)為幾何外形受限的飛機(jī)。

大部分大型商用飛機(jī)屬于幾何外形受限飛機(jī)，對(duì)于此類飛機(jī)規(guī)定如下：

JAR:V_LOF≥1.08V_MU(AEO);V_LOF≥1.04V_MU(OEI).

FAR:V_LOF≥1.08V_MU(AEO);V_LOF≥1.05V_MU(OEI).

V_R(Rotate Speed抬前輪速度):

修正空速CAS

開始抬前輪的速度，正常抬前輪速率3o/S。

定義要求：

• V_R≥V₁且V_R≥1.05V_MCA;

• 在該速度開始臺(tái)輪，飛機(jī)到達(dá)起飛表面上空35’之前達(dá)到V₂速度;

• 以最大適用的抬前輪速率可以達(dá)到V_LOF速度。

V₂(起飛爬升速度):

修正空速CAS,

發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)高出起飛表面35’必須達(dá)到的最小爬升速度

定義要求：

• V_2MIN≥1.13V_S1G/1.2V_S;

• V_2MIN≥1.1V_MCA.

• V₂≥V_2MIN;

• V₂≥V_R 起飛離地到達(dá)跑道表面上空35’之前的速度增量。

V_MBE(Max Brake Energy 最大剎車能量速度):

起飛時(shí)剎車需要吸收/消耗的能量=決斷點(diǎn)時(shí)飛機(jī)的動(dòng)能，

即1/2×TOW×V₁².

附加條件：每個(gè)機(jī)輪上的剩余剎車不超過最大磨損的10%。

V_MBE≥V₁.

V_TIRE(最大輪胎速度):

地速GS,

由輪胎制造商規(guī)定，用以限制可能的損壞輪胎結(jié)構(gòu)的離心力和熱量上升。

V_TIRE≥V_LOF.

總結(jié)： 

最大結(jié)構(gòu)重量

MEW(Manufacture Empty Weight制造商空重)：

結(jié)構(gòu)，動(dòng)力裝置，裝備，系統(tǒng)和其他被看作是飛機(jī)整體的設(shè)備項(xiàng)目的重量，只包括封閉系統(tǒng)中的液體。

OEW(Operation Empty Weight使用空重)：

MEW加上運(yùn)營(yíng)人的項(xiàng)目，即飛機(jī)機(jī)組，乘務(wù)組及其行李，不可用的燃油，發(fā)動(dòng)機(jī)滑油，應(yīng)急設(shè)備，廁所化學(xué)洗液，廚房結(jié)構(gòu)，配餐設(shè)備，座椅，資料等。

DOW(Dry Operation Weight干操作重量)：

適合特定飛行的飛機(jī)總重，但不包括所有可用的燃油和商載，OEW加上該類飛行的特殊項(xiàng)目，例如配餐，報(bào)紙，配餐設(shè)備等。

ZFW(Zero Fuel Weight零燃油重量)：

DOW加上總商載(包括貨物，旅客和旅客行李)。

LW(Landing Weight著陸重量)：

目的地機(jī)場(chǎng)著陸時(shí)的重量，等于ZFW加上儲(chǔ)備油。

TOW(Take-off Weight起飛重量)：

出發(fā)機(jī)場(chǎng)起飛時(shí)的重量，等于LW加上航程油，或ZFW加上起飛油量。

總結(jié)如下：

TOW=DOW 商載 儲(chǔ)備油 航程油

LW=DOW 商載 儲(chǔ)備油

ZFW=DOW 商載

MTOW(Max Take-off Weight最大結(jié)構(gòu)起飛重量)：

按照空重結(jié)構(gòu)抗載荷標(biāo)準(zhǔn)，能夠承受垂直速度=-360ft/min著陸沖擊起落架和結(jié)構(gòu)的抗載荷標(biāo)準(zhǔn)確定的。

MLW(Max Landing Weight最大結(jié)構(gòu)著陸重量)：

著陸重量受到垂直速度=-600ft/min著陸沖擊時(shí)的載荷限制。

MTW(Max Taxi Weight最大結(jié)構(gòu)滑行重量)：

受到減震器上應(yīng)力以及在轉(zhuǎn)彎期間可能受到的彎矩的限制。

最小結(jié)構(gòu)重量

通常在確定最小結(jié)構(gòu)重量時(shí)，陣風(fēng)和紊流載荷屬于考慮的范圍。

發(fā)動(dòng)機(jī)限制

推力設(shè)定

起飛TOGA:起飛的最大可用推力，有時(shí)間限制；

復(fù)飛TOGA:復(fù)飛時(shí)的最大可用推力，有時(shí)間限制；

MCT(最大連續(xù)推力):可以在空中無限使用的最大推力，在發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)必須選擇，因?yàn)槭艿綍r(shí)間限制的TOGA不再可用；

CL(爬上推力):從爬升階段到達(dá)巡航高度層間的最低可用推力，最大爬升推力大于巡航階段的最大可用巡航推力。

起飛推力限制

在給定氣壓高度上，當(dāng)溫度低于基準(zhǔn)溫度(T_REF)或平臺(tái)推力溫度時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力沒有影響；當(dāng)高于基準(zhǔn)溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力受到排氣溫度(EGT)的限制，進(jìn)而可用推力隨溫度上升而減小。

另一方面，在給定溫度下，氣壓高度的增加將導(dǎo)致可用起飛推力的降低。