[科普中国]-巡航飞行

简介

巡航飞行指飞机为执行远距离、长时间的飞行任务而选择的低耗油飞行状态。

巡航飞行的速度有两种：对应于千米耗油量最小的飞行状态，速度称为远航速度；对应于小时耗油量最小的飞行状态，速度称为久航速度。通常远航速度大于久航速度。飞机的巡航速度与很多因素都有关系，如飞行距离、所需时间、载荷要求、飞行的安全性、发动机的耐久性和经济性等。现代喷气飞机的巡航速度通常为最大平飞速度的70%～80%。

喷气飞机的高空巡航效率通常比低空高，单位耗油量较小。巡航飞行高度与飞机升限有关，通常比实用升限低1～3千米。现代多数旅客机仍用亚音速巡航飞行。喷气飞机的高空巡航效率通常比低空高，因为随着高度的增加公里耗油量和小时耗油量都较小。巡航飞行与飞行高度也有关系。远航和久航高度一般比实用升限低1～3公里。

由于巡航飞行具有较好的经济性，所以常用于远距离的飞行任务，如空中运输、观测、巡逻、护航、转场等。提高飞机巡航性能的途径主要有：采用高升阻比的空气动力布局，提高发动机的性能、降低耗油率，携带副油箱或采用空中加油等。

巡航性能巡航性能主要指飞机的航时和航程。航时是指飞机耗尽其可用燃油在空中所能持续飞行的时间。航程是指飞机耗尽其可用燃油沿预定方向所飞过的水平距离。

航时小时燃油消耗量是指飞机空中飞行1小时发动机所消耗的燃油量，小时燃油消耗量越小则航时越长。

飞机的小时燃油消耗量取决于发动机燃油消耗率、螺旋桨效率和巡航功率。

飞行条件改变对航时的影响

（1）发动机转速

发动机转速变化将导致发动机燃油消耗率和螺旋桨效率发生变化，从而引起小时燃油消耗量发生变化。对于活塞式发动机，相同的发动机有效功率可以用不同的转速配合不同的进气压力获得，但其燃油消耗率却不一样。只有一个转速并配合以相应的进气压力，才能使燃油消耗率最小。螺旋桨的高效率一般在额定功率下，用大速度平飞时才能获得。当燃油消耗率最小时，螺旋桨效率并不一定最高；而螺旋桨效率最高时，发动机的燃油消耗率并不一定最小。为了减小小时燃抽消耗量，增长航时，应根据既能获得高的螺旋桨效率，又能得到小的燃油消耗率的原则来选择发动机转速。飞机制造公司一般都提供专门的巡航功率设置表、以便于飞行员选择发动机转速和进气压力。

（2）飞行速度

飞机在同一高度上以不同的速度平飞。由于平飞所需功率不同使小时燃油消耗量不同，因而航时也不同。能获得航时最长的速度称为久航速度。活塞式螺旋桨飞机如不考虑速度对燃油消耗率和螺旋桨效率的影响，以最小功率速度平飞，平飞航时最长。但考虑到速度对燃油消耗率和螺旋桨效率的影响，情况不同。活塞式发动机燃油消耗率最小的功率一般为额定功率的40%~70%。以最小功率速度平飞燃油消耗率不是最小；同时能获得最高螺旋桨效率的速度也比最小功率速度大。因此用比最小功率速度稍大些的速度平飞，虽然平飞所需功率有所增大，但由于螺旋桨效率的提高和发动机燃油消耗率的降低，小时燃油消耗量可略为减小。即可得到最小的小时燃油消耗量。活塞式螺旋桨飞机的久航速度稍大于最小功率速度。

（3）飞行高度

不同飞行高度，飞机的小时燃油消耗量不同，飞机的平飞航时也不同。能获得最长平飞航时的飞行高度叫久航高度。对于活塞式螺旋桨飞机，飞行高度增高，螺旋桨效率变化不大，而发动机燃油消耗率增大，同一指示空速的平飞所需功率增大，使小时燃油消耗量增大，平飞航时缩短。因此，活塞式螺旋桨飞机以相同的指示空速飞行，高度越低，小时燃油消耗量越小，平飞航时越长，平飞航时最长只有在低空飞行才能得到。

（4）飞行重量

飞行重量变化将引起平飞所需功率的变化，使小时燃油消耗量发生变化，导致平飞航时变化。若飞行重量的增大是因载重的增大引起的，由于平飞所需功率的增大，小时燃油消耗量增大，平飞航时缩短；若飞行重量的增大是因载油量的增大引起的，虽然由于平飞所需功率的增大使小时燃油消耗量增大，但由于燃油量的增加使平飞航时增长。

航程飞机相对地面飞行1公里(或海里)所消耗的燃油量，叫公里(或海里)燃油消耗量，公里（或海里)燃油消耗量越小则平飞航程越长。

飞机的公里(或海里)燃油消耗量取决于平飞所需拉力、发动机油消耗率和螺旋桨效率。

飞行条件改变对平飞航程的影响

飞行条件改变会引起发动机燃油消耗率、螺旋桨效率、平飞所需拉力等发生变化，使公里(或海里)燃油消耗量发生变化。由于飞行重量、发动机转速和螺旋桨效率对平飞航程的影响与其对平飞航时的相同，下面着重分析飞行速度、飞行高度和风对平飞航程的影响。

（1）飞行速度

以最小阻力速度飞行，平飞所需拉力最小，若不考虑发动机燃油消耗率和螺旋桨效率的影响，以最小阻力速度飞行，公里（或海里)燃油消耗量最小，平飞航程最长。但活塞式螺旋桨飞机，以最小阻力速度飞行，不仅所需的发动机有效功率低于燃油消耗率最小的功率，其燃油消耗率也不是最小，且螺旋桨效率也不是最高，公里（或海里)燃油消耗量不是最小。若用比最小阻力速度稍大些的速度飞行，可以使螺旋桨效率增大，而平飞所需拉力增大不多，这样可以使公里(或海里)燃油消耗量最小，平飞航程最长。我们把能获得公里（或海里)燃油消耗量最小，平飞航程最长的速度称为远航速度，远航速度稍大于最小阻力速度。

（2）飞行高度

飞行高度增高，以同一指示空速平飞的平飞所需拉力不变，因此飞行高度增高，公里(或海里)燃油消耗量的变化，取决于发动机燃油消耗率和螺旋桨效率的变化。在低高度以远航速度飞行，动力装置提供的可用功率大于所需的功率，需要调整发动机的功率，这样将提供一个效率较低的发动机功率，使发动机燃油消耗率增大，导致公里(或海里)燃油消耗量增大，平飞航程缩短。在高高度飞行，高度增高，使公里(或海里)燃油消耗量增大，平飞航程缩短。随飞行高度增高，远航速度所需的功率增大，发动机可用的功率减小，当飞行高度增到某一高度，可用功率与所需功率相等，以这个高度飞行可以使公里(或海里)燃油消耗量最小。平飞航程最远。这个能获得最远平飞航程的高度称为远航高度。

（3）风

风速、风向将影响飞机的地速，从而影响飞机的航程。在保持同一空速的情况下，顺风飞行，地速增大，公里(或海里)燃油消耗量减小，航程增长；逆风飞行则相反。

顺、逆风飞行对航程的影响不仅决定于风速，而且还与空速有关。当风速一定时，顺风飞行，如空速减小，可以使公里(或海里)燃油消耗量减小,增大平飞航程；逆风飞行时，如空速增大，可以使公里（或海里〕燃油消耗量减小，增大平飞航程。因此，顺风飞行时可以适当减小空速以增大平飞航程，逆风飞行时可以适当增大空速以增大平飞航程。1