飞机起飞阶段爬升梯度计算与影响因素分析

惠少辉++屈程

摘 要：飞机性能由于关系到飞机运行的效率和安全，历来被设计部门和航空公司所重视。尤其是在起飞阶段，由于该阶段事故频发，所以显得尤为重要。在起飞阶段，存在着越障和飞行高度的要求，必须保证有足够的爬升梯度。文章从起飞阶段爬升梯度出发，分析几种计算爬升梯度方法的优劣，从而确定能准确计算爬升梯度的方法，并以此方法为基础，分析影响爬升梯度的因素。

关键词：起飞阶段；爬升梯度；影响因素

中图分类号：V24 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0019-02

引言

爬升梯度是起飞阶段衡量飞机性能的一个重要参数，为此，CCAR-25部中专门对起飞爬升梯度做了规定：25.121（b）中规定对于双发飞机爬升梯度不小于2.4%，对于三发飞机不得小于2.7%，对于四发飞机不得小于3.0%。

1 爬升梯度计算

爬升梯度一般的定义是单位水平距离升高的高度，实时的爬升梯度计算有两种方式，即：

（1）爬升梯度=垂直速度分量/水平速度分量，即

（2）爬升梯度=tan（俯仰角-迎角），即 。

对于第一种方法，

在飞机飞行过程中，真空速V是已知的，关键所在是求取垂直速度分量VY。而对于VY，分别可以用以下方法来计算：

a.气压高度求导；b.GPS垂直速度；c.无线电高度求导。

由于在起飞阶段，受地形起伏和障碍物的影响，采用无线电高度求导来计算垂直速度显然不准确。其次由于GPS在垂直方向上的精度不高，测量不准，所以采用GPS垂直速度也不精确。

而采用气压高度求导，测量准确且连续，所以计算出的垂直速度相对较准确。图1所示为GPS垂直速度与气压高度求导计算出的垂直速度的对比，可以看出GPS垂直速度与一般的垂直速度有3-5kn的差别。

所以采用气压高度求导计算出的垂直速度来计算爬升梯度，结果准确可靠，以下对爬升梯度影响因素的分析都采用这种方法。

2 爬升梯度影响因素分析

影响爬升梯度的因素很多，本文将分析重量和机场压高对爬升梯度的影响。如图3所示为某民机小重量构型与大重量构型起飞阶段爬升梯度的对比，在试验条件上保持对比试验重量、重心、飞机构型、起飞压高相同，都采用起飞推力。通过图可以看出当重量增加20%，爬升梯度减少33%。同时也可以看出，小重量构型爬升梯度大，飞机能更快的达到预定的高度，也能更高效的避过地面障碍，这对起飞阶段环境的适应性有很大的提高。如图4所示为某民机在机场压高1200ft（平原）时和在机场压高6500ft（高原）时爬升梯度的对比。在试验条件上保持重量、重心、构型相同，都采用起飞推力起飞。由图可以看出，高度增加了5300ft， 爬升梯度下降了0.09。所以在高原起飞时，为了保证爬升梯度和越障的能力，常常对起飞重量进行了进一步限定。

3 结束语

本文介绍了计算起飞阶段爬升梯度的两种方法，并分析了各自的优劣。并着重介绍了第一种方法中的关键参数-垂直速度的计算方法，最终确定了有效的计算爬升梯度的公式。并利用介绍的方法研究了重量和起飞机场压高对爬升梯度的影响。结果显示：起飞重量对爬升梯度的影响很大，在重量增加20%的情况下，爬升梯度减少了33%，小重量构型初始爬升梯度大使得飞机能很快到达预定高度，意味着具有比较强越障能力即对环境的适应能力较强。同时起飞机场压高对爬升梯度也具有不可忽视的影响，机场高度增加5300ft， 爬升梯度会下降0.09，所以在高原機场起飞，为了保证足够爬升梯度和越障能力，必须对飞机重量进行重新限定。

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