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第一章飞行性能基础
飞行性能是描述飞机质心运动规律的相关参数,包括飞机的速度、高度、航程、航时、起飞、着陆和机动飞行等性能。运用飞行力学相关知识,飞行性能可解决实际飞行活动中具体的安全性和经济性问题。它是飞行原理的一门后续课程,在正式开始学习前,先通过本章了解和复习一下与性能相关的基础知识。
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●1.1大气密度与高度
本节主要介绍大气环境主要气动参数密度和高度的相关知识,掌握常用的高度类型、密度随高度变化关系与计算。
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●1.2国际标准大气ISA
该节介绍了国际标准大气设置的意义、特征与使用,以及声音在大气中的传播规律。要求掌握ISA下,大气物理参数的变化规律及其计算方法;了解声音在空气中传播的影响因素。
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●1.3发动机性能表征
本节主要介绍航空发动机的分类、主要工作状态、性能指标参数和推力特性,要求掌握现代民航运输机涡轮发动机的工作状态、性能表征参数和影响推力的主要因素及其特性曲线,了解推力产生的原理。
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●1.4飞机运行限制
本节介绍了运输类飞机运行限制要求,主要包括过载限制、最大使用速度限制、失速限制、载重限制、发动机限制、抖振包线限制和高度限制。要求理解限制的基本原理和要求,并能依据限制要求进行简单计算。
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●1.5机场道面ACN/PCN
本节介绍飞机等级号和道面等级号及其相互关系,要求掌握ACN和PCN的设置的意义与基本计算方法。
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第二章飞行性能的分析方法
现代民航运输机均为亚音速飞行,但机翼上存在超音速区域,经典的空气动力理论将不再适用,本章将从高速空气动力特性入手,介绍亚音速和跨音速空气动力特点、常用的性能分析方法和飞行性能的表示方法,为后面各章学习提供理论支撑。
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●2.1高速空气动力特性
该节介绍了亚音速和跨音速气流流动的特点及其相应的高速空气动力结构,要求对比低速流体,了解高速气流气动特性和高速空气动力结构和装置的作用原理和功能结构。
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●2.2推力法与功率法
本节介绍了推力法和功率法两种常用的典型飞行力学分析方法。要求掌握推力分析方法,重点理解平飞所需推力随速度、重量、高度的变化关系,绘制不同构型的推力特性曲线;了解功率分析方法。
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●2.3飞行性能表征
该节介绍飞行性能、飞机性能以及飞行计划的组成。要求掌握飞行性能和飞行性能的基本表征,能够正确理解两者的区别和联系;了解航班飞行计划的主要内容和制定要素。
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第三章起飞性能
按照CCAR23部第23.3条飞机类别规定:将飞机分为小型飞机和运输类飞机,小型飞机按照CCAR23部正常类、实用类、特技类和通勤类飞机适航规定,本章所指非运输类飞机不含通勤类,通勤类飞机参考运输类。运输类飞机满足CCAR-25部运输类飞机适航标准。本章将依据飞机类别分别予以介绍。
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●3.1起飞
该节介绍运输类和非运输类飞机起飞过程,并对起飞过程中受力情况进行分析,要求掌握运输类和非运输类飞机起飞过程的差别,了解不同起飞状况下起飞过程,了解起飞过程中升力、摩擦阻力、气动阻力和发动机推力的变化情况。
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●3.2起飞速度
本节介绍起飞过程中10个重要参考速度,要求掌握各个速度的定义、要求和影响因素,并能结合起飞剖面标注各个速度点。
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●3.3起飞相关距离
起飞距离是起飞性能的重要表征,本节介绍了起飞可用距离和起飞所需距离的分类、定义和规章要求以及起飞所需满足的距离条件。要求熟练掌握可用距离和所需距离的定义与影响因素,理解规章定义的所需距离的安全余度要求,正确应用起飞距离条件。
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●3.4运输类飞机起飞航道
本节介绍起飞航程过程、分段及各段功能和要求,提出了总性能和静性能的概念,在此基础上,给出了航道阶段的越障要求。要求掌握起飞航道的定义、航道各段起止点及对应飞行状态和参数要求;理解总性能和静性能的含义,掌握航道阶段的越障要求。
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●3.5起飞性能限制
本节介绍了场道长度、航道、轮胎速度、刹车能量、结构强度等对起飞重量的限制。要求掌握平衡场地法限制最大起飞重量的原理,掌握航道限制最大起飞重量限制条件与改善方法,了解其他限制因素及其限制要求,掌握最大起飞重量的确定原则。
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●3.6起飞性能限制的优化
本节介绍改进起飞程序和减推力起飞两种起飞性能优化方法的条件、原理和应用。要求掌握优化起飞速度、无引气起飞和减功率减推力起飞的适用条件和优化方法。
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●3.7污染道面起飞性能
本节介绍常见跑道污染物对起飞性能的影响,给出了干道面、湿道面、污染道面的定义,最后介绍了污染道面的减载具体要求。要求掌握污染道面污染物的分类、干道面、湿道面、污染道面确定准则及其对飞机加减速性能的影响;掌握滑水的成因、分类和产生条件,了解全发减载的要求。
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●3.8跑道侵入事件
本节介绍跑道侵入的定义、类别和成因,重点分析了“10.11”上海虹桥机场跑道侵入事件,总结得出了避免跑道侵入的方法,并对国外无管制机场小型飞机起飞防止跑道侵入给出了注意事项。
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第四章上升、下降性能
起飞阶段完成了初始爬升程序,从起飞跑道平面爬升到1500英尺。下一个阶段进入航线上升阶段,需从1500ft爬升至爬升顶点(Top of climb),并增速到对应巡航速度。而在巡航终点,飞机需从下降顶点(Top of Descend)开始下降到距离目的地机场1500ft,进入进近程序,这个过程就是下降阶段。上升阶段和下降阶段是飞行过程中连接起飞着陆和巡航的过渡阶段,从飞行剖面和程序比较,下降阶段可看作上升阶段的逆过程,两个阶段在性能分析和计算上具有很多相似性,因此,本章将两个阶段一并进行介绍。
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●4.1航线上升
本节介绍了航线上升定义和性能表征及其影响因素,介绍了上升程序及其表示方法和典型上升方式,最后介绍了上升高度的限制条件。要求掌握上升过程的定义,上升率和上升梯度的计算及其影响因素。了解上升程序及其速度描述方法,掌握上升性能分析方法,了解典型上升方式及其应用,了解上升高度的限制条件。
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●4.2下降
本节介绍了下降定义和性能表征及其影响因素,介绍了下降程序、下降性能分析和常用下降方式,最后介绍了下降受舱压限制原理与二次增压过程。要求掌握下降过程的定义,下降率和下降梯度的计算及其影响因素。了解下降程序及其表示方法,掌握下降性能分析方法,了解常用下降方式及其应用,了解下降过程舱压限制与二次增压。
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●4.3应急下降
本节介绍了航线巡航过程中因座舱失压导致的应急下降过程以及飞机供氧系统。要求了解应急下降的原因和客舱失压的危害,掌握机组应对原则和应急下降基本程序;了解现代民航运输局供氧系统供氧要求,掌握氧气系统和下降下降性能对应急下降剖面的限制。
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第五章巡航性能
巡航阶段是指从爬升顶点(Top of Climb)到下降起始点(Top of Descend)之间的飞行阶段。对于多发运输类飞机,巡航阶段一般外部环境变化不大,飞行状态稳定,绝大多数飞行时间和可用燃油都消耗在巡航阶段,巡航阶段对飞机经济性影响最大。本章主要研究巡航距离、巡航时间和燃油消耗量等问题,以达到缩短航时、节省燃油,达到经济巡航状态,使总营运成本最低,满足经济性要求。
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●5.1经济巡航
本节介绍运营成本的组成、经济速度与成本指数的定义,要求了解运营成本的组成,掌握直接营运成本的计算,理解经济速度和成本指数的定义与使用。
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●5.2航程
本节介绍与巡航性能密切相关的航程和航时两个重要指标。先给出了航程航时的定义和常用描述参数,根据定义推导出航程计算公式和等值MK曲线与换算重量曲线,介绍了航程航时的主要影响因素,最后提出了商载航程图的概念。要求掌握航程航时的计算公式,了解等值MK曲线与换算重量曲线的意义,掌握航程影响因素和商载航程图的基本原理。
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●5.3MRC与LRC巡航
本节介绍了MRC巡航和LRC巡航的区别与联系,介绍了常用的三种巡航方式,提出了阶梯巡航的概念。要求掌握MRC和LRC巡航特征,了解等M数、等高度和等高等M数巡航方式,掌握阶梯巡航的程序和要求。
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●5.4巡航高度
本节介绍了最大巡航高度和最佳巡航高度定义,分析了巡航高度的限制因素,介绍了风对最佳巡航高度的影响极其计算方法。要求掌握最大巡航高度和最佳巡航高度定义,了解推力、抖振和ATC对最大巡航高度的限制,掌握风对最佳巡航高度的影响和当量风的计算方法。
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●5.5一发失效巡航与飘降
本节介绍了巡航过程中一台发动机失效对巡航性能的影响和飘降过程,给出了飘降过程中规章要求。要求了解一发失效对巡航性能的影响,掌握飘降定义、特征和飘降升限的确定方法,了解规章对飘降过程的限制和飘降后的飞行方式。
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●5.6巡航优化
本节从经济性的角度介绍了巡航性能的优化方式,要求了解优化成本指数和节省燃油消耗两种巡航训话方法,掌握空中等待飞行的过程和久航状态的确定。
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第六章着陆性能
飞机的进近和着陆阶段是整个飞行过程中最繁忙、最不稳定、最易出现失误和最易受到外界影响的阶段。飞机进场着陆阶段仅仅为短短的8分钟,却有将近一半的飞行事故发生在该阶段。飞机进场着陆阶段和起飞阶段的3分钟一起,被称为“危险的11分钟”。本章主要介绍飞机着陆性能及其限制因素。
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●6.1进近着陆过程
本节介绍进近着陆过程与安全进近着陆的意义。要求了解稳定进近阶段过程和条件要求,掌握着陆过程,了解安全进近着陆的重要意义。
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●6.2着陆速度
本介绍着陆过程中常用的相关速度——着陆构型下的失速速度、着陆最小操纵速度、进近参考速度、最后进近速度和接地速度。要求掌握着陆过程相关速度定义、应用和计算方法。
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●6.3着陆距离
本节介绍可用着陆距离和所需着陆距离的定义和影响因素,给出了三种所需着陆距离的关系,最后得出了着陆的距离条件。要求掌握可用着陆距离的确定,了解障碍物对跑道内移的影响,掌握三种所需着陆距离之间的关系,了解着陆距离的影响因素,掌握着陆的距离条件。
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●6.4着陆性能的限制
本节介绍了着陆场地长度、复飞爬升梯度和结构强度对着陆重量的限制,介绍了污染跑道、应急放油和超重着陆三种情况及其处置策略。要求掌握着陆场地长度、复飞爬升梯度和结构强度对着陆重量的限制分析,掌握污染跑道的着陆要求和注意事项,了解应急放油和超重着陆两种特情处置方法。
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●6.5着陆性能计算
本节介绍了着陆场地长度、复飞爬升梯度和快速过站限制最大着陆重量的图表计算方法。要求掌握图表查找数据方法,计算对应最大着陆重量。
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第七章重量与平衡
飞机在空中运行还是地面运行,飞机性能各方面受到重量与平衡的影响。为了确保飞机飞行安全和经济效益,在飞机起飞前,营运人通过装载与配平理论准确计算飞机的重量和重心,保证飞机的重量和重心在审定限制范围之内,即重量不能超过最大允许值(超载)以及重心在规定的范围内(超限),这是航空公司运行控制中心的核心业务之一。
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●7.1载重平衡理论
本节及燃烧重量与平衡相关术语和概念、最大重量限制与放行要求、承载限制要求和商载与航程之间关系曲线。要求掌握现代民航运输机各重量之间的关系,掌握最大重量的限制要求和最大商载的计算方法,掌握纵向载荷和面积载荷的限制要求和计算,了解商载与航程之间的关系。
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●7.2重心
本节介绍重心位置对飞行性能的影响,介绍重心的定义、重心包线的功用与表示方法、重心位置的表示与计算。要求掌握重心的含义、重心基准与重心包线的表示方法;了解备用前重心的意义;掌握重心位置的确定方法,会使用合力矩原理;了解MAC的重心表示法。
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●7.3指数与配平
本节介绍指数的概念与指数方程、配平的目的原理与实现以及配平操作对性能的影响。要求掌握指数和力矩的关系,了解重心包线的指数表示方法和指数方程的意义;了解配平的目的原理和实现方式,掌握航线飞机配平操作对飞行性能的影响效果。
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●7.4重量与平衡计算
本节介绍载重表和平衡图的结构和内容,重点介绍载重表的填写方法和平衡图的使用方法,要求理解载重表的基本内容和填写步骤,掌握波音和空客两种平衡图的使用方法,特别注意使用方法的差异部分。
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第八章飞行计划基础
飞行计划是飞行员执行航班任务中最重要的飞行文件之一。为了保证航空器的安全运行以及提高民航运输经济性,在每次飞行前,航空公司的运行控制人员要根据具体的气象条件、机场和航空器状况、机组人员状态以及相关航行通告等信息,按照相应的限制和规定,计算并确定本次飞行可携带的业载,确定完成本次飞行所需要的燃油量及飞行时间,这些任务需要依靠制定飞行计划来实现。
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●8.1飞行计划内容
本节介绍飞行计划的主要内容和相关参数,要求理解飞行计划的意义和内容,了解飞行计划相关参数。
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●8.2飞行剖面
本节介绍飞行剖面的定义和作用,依据规章分别介绍121部和135部飞行剖面规定。要求掌握飞行剖面的含义,对比掌握122部和135部飞行剖面,注意两者相同点和差异。
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●8.3关于备降机场和燃油量的规定
本节介绍了规章对于备降机场和起飞燃油量的限制规定。要求掌握备降机场选择的规章要求;掌握规章对燃油量最低限制要求。
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●8.4PA44飞机飞行计划的制定
本节以小型双发飞机PA44为例,介绍了飞行计划的制定过程和注意事项,紧密联系飞行实际。要求通过案例掌握飞行计划的制定程序及其注意事项和手册要求,了解相关计算方法和工具的使用。
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●8.5计算机飞行计划和领航计划报的识读
本节介绍了现代民航运输机使用的计算机飞行计划和领航计划报的内容、结构和识读方法。要求掌握计算机飞行计划和领航计划报的识读方法。
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●8.6手工飞行计划
本节介绍现代民航运输局手工飞行计划的制定步骤和计算方法,要求掌握手工飞行计划制定的流程,能够进行油量和商载的计算。