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[摘 要]影响飞机上升率的因素有很多，本文将影响飞机上升率的因素归纳为两个方面进行分析：飞机自身因素，其中包括飞机发动机质量、飞机各部分构件工艺、飞机水平飞行速度等等；自然因素，其中包括大风气压因素、雷电雷暴天气、雨雪因素等等。
[关键词]飞机 上升率 发动机 自然因素
中图分类号：V211.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0346-01
1、引言
飞机的跑道长度是有限的，飞机能否在有限的距离下快速获取最大速度，在升空时获取最大上升率十分重要，尤其对航母舰载机等特殊用途机种更为关键。那么影响飞机上升率的因素到底有哪些呢？下面笔者就搜集的资料进行浅析。
2、飞机自身因素
首先是飞机的自身因素，其中包括飞机发动机质量、飞机各部分构件工艺、飞机水平飞行速度、等等是影响飞机飞行率的内在因素，尤其是发动机功率更是飞机动力的绝对源泉，直接影响着飞机的水平飞行速度。
2.1 航空发动机推力变化对飞机上升率影响的敏感性分析
航空发动机作为飞机的动力来源，直接影响飞机的飞行性能[1]，因此，在进行飞机/发动机系统总体设计时，必须考虑二者之间的协调匹配关系，达到飞机/发动机一体化设计的要求。发动机推力变化对飞机最小平飞马赫数影响的敏感度很低，对最大爬升率影响的敏感度较高，对最大平飞马赫数及实用升限影响的敏感度由发动机的具体状态和推力变化趋势决定。也就是说航空发动机推力变化对飞机上升率的影响十分明显，具体影响程度我们可以用数据量化来显示，为此我们可以设置一个敏感性分析模型——为了便于分析，定义了敏感系数，即：
式中：X为某项飞行性能；F为发动机推力。ξ体现了飞行性能相对于发动机推力变化的敏感性关系，也可称其为敏感度。ξ越大，则发动机推力变化对相应飞行性能的影响越大。ξ的算法为：通过整体改变发动机推力特性来模拟发动机推力变化所带来的波动量ΔF，则此时发动机推力特性为（F+ΔF）；再结合发动机安装推力计算模型及飞机基本飞行性能计算模型，推出对应的飞行性能（X+ΔX）；再利用式（1）求得ξ的值。对于最大上升率，在所有高度下，ξ的值都大于1，即改变推力1%时，能够得到大于1%的最大爬升率的改变；且在最大状态下，高度H=15km，增大发动机推力时，3.76≤ξ≤4.1，这意味着较小的发动机推力增幅可得到该高度下最大爬升率较大提升[1]。
2.2 高科技材料在飞机构建制造方面的应用
随着科技的进步，飞机制造行业的飞速发展，各种新型材料科技在飞机制造行业相继应用，比如能够在雷达侦测环境中隐身的吸波材料、能够提供更大强度支撑的碳纤维混合材料的应用等等。其中，各种高强度低质量高科技飞行建造材料的使用，为机身承受更大的发动机抖动和飞行震动提供保障，有利于更有力的新型发动机的投入和使用，从而为飞机获得更大的上升率提供相对的保障。
2.3 军用机外挂武器对上升率的影响
为了提高作战飞机的杀伤威力，在现代作战飞机上都采用挂架挂载各类杀伤武器。当载机外挂这些武器以后，不仅会增加飞行重量，减少燃料储备，而且在挂载或投射这些武器后都将改变载机重心的位置和气动特性，直接影响载机飞行的战技性能。由于外挂武器相当沉重而且占用了燃油动力储备的部分位置肯定会影响到飞机的起飞能力和平飞速度，而飞机的起飞效果和平飞速度对飞机的上升率都有直接影响，所以这要求对于军用机的外挂武器或设备的重心选择尤其重要。通过某些评估模型，我们可以在计算机上分析和综合各种外挂武器配置方案对载机飞行性能包括上升率的影响，确定外挂武器的最佳配置方案。另外可通过选取不同的外挂方式，如挂架式外挂，贴合式外挂，半埋式外挂和包装式外挂等，在飞机基本性能要求和飞机运载及投放外挂武器要求之间取得平衡，为飞机提供相对较大的上升率。
3、自然因素
除了飞机自身因素，自然因素也是影响飞机上升率的常见因素，尤其是复杂的天气状况对飞机的飞行有着莫大的影响。
3.1 机场地面风和飞行中大风对飞行上升率的影响
风对飞行的影响比较复杂，包括不同时段的平均风速和瞬间风速。危害飞行安全的风主要是侧风、顺风、阵风、风切变、下沉气流、上升气流和源流也是危害飞行安全不可忽视的因素。高速而平稳的逆风能够为飞机爬升提供助力，但是侧风、顺风、阵风、风切变、下沉气流、上升气流和源流等不利风况会影响飞机爬升，严重可能会带来机毁人亡的重大事故。飞机的起飞和着陆，应尽量在逆风条件下进行。飞机顺风起飞，着陆要增长滑跑距离，减少上升率和下滑率，当风速超过规定值时，就有可能冲出跑道或撞击障碍物的危险，特别是单向起降的机场要特别注意；逆风起落能使离地速度和着陆速度减少，可以缩短滑跑距离，故一般情况下均采用逆风起飞。在有侧风或者侧风分量很大时，飞机的起飞和着陆会变得很复杂。当飞机在侧风中起飞时，飞机除向前运动外，还顺着侧风方向移动，如不及时修正就会偏离跑道方向。飞机接地后，在滑跑过程中，侧风对飞机垂直尾翼的侧压力，会使机头向侧风方向偏转，有可能造成飞机打地转等不良后果[2]。
3.2 雷暴天气对飞行上升率的影响
雷暴天气是夏季常见的天气现象，它是由对流旺盛的积雨云所产生的，伴有闪电雷鸣的局地风暴，是积雨云强烈发展的标志。在雷暴区，除雷电现象外，还有强烈的湍流、积冰、阵雨和大风，有时还会出现冰雹、龙卷风和下击暴流等灾害性天气，这些都会严重威胁飞行安全。在飞机爬升阶段如果遭遇雷暴天气会受到很大影响，暴云的整个发展过程中，始终存在着很强的垂直气流，既有上升气流，又有下降气流。这种升降气流靠得很近，并常常带有很强的阵性，忽大忽小，分布不均，有时出现很强的风切变，因此湍流特别强，在几秒钟内飞行高度可变化几十米甚至几百米。这种强烈的飞机颠簸会造成飞行员操纵困难，甚至失去操纵。在这种极端天气下，飞机要想获得最大的上升率几乎不可能。
3.3 雨雪因素对上升率的影响
雨雪天气本身飞机的能见度较低，天气复杂，气压多变化，所以飞行员在操作飞机爬升过程中会十分谨慎，以平稳爬升为目的，不会追求最大上升率。
4、结束语
飞机的上升率受到多种因素的共同制约，本文就笔者查阅的部分资料进行浅显分析，希望对相关研究人员或者对此感兴趣的朋友起到一定的借鉴作用。
参考文献
[1]赵肃，李建榕.航空发动机推力变化对飞机基本性能影响的敏感性分析[J].发动机设计，2016.
[2]陈猛.机场地面风和大风的特征分析及其对飞行的影响[J].气象水文海洋仪器，2015.
[关键词]飞机 上升率 发动机 自然因素
中图分类号：V211.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0346-01
1、引言
飞机的跑道长度是有限的，飞机能否在有限的距离下快速获取最大速度，在升空时获取最大上升率十分重要，尤其对航母舰载机等特殊用途机种更为关键。那么影响飞机上升率的因素到底有哪些呢？下面笔者就搜集的资料进行浅析。
2、飞机自身因素
首先是飞机的自身因素，其中包括飞机发动机质量、飞机各部分构件工艺、飞机水平飞行速度、等等是影响飞机飞行率的内在因素，尤其是发动机功率更是飞机动力的绝对源泉，直接影响着飞机的水平飞行速度。
2.1 航空发动机推力变化对飞机上升率影响的敏感性分析
航空发动机作为飞机的动力来源，直接影响飞机的飞行性能[1]，因此，在进行飞机/发动机系统总体设计时，必须考虑二者之间的协调匹配关系，达到飞机/发动机一体化设计的要求。发动机推力变化对飞机最小平飞马赫数影响的敏感度很低，对最大爬升率影响的敏感度较高，对最大平飞马赫数及实用升限影响的敏感度由发动机的具体状态和推力变化趋势决定。也就是说航空发动机推力变化对飞机上升率的影响十分明显，具体影响程度我们可以用数据量化来显示，为此我们可以设置一个敏感性分析模型——为了便于分析，定义了敏感系数，即：
式中：X为某项飞行性能；F为发动机推力。ξ体现了飞行性能相对于发动机推力变化的敏感性关系，也可称其为敏感度。ξ越大，则发动机推力变化对相应飞行性能的影响越大。ξ的算法为：通过整体改变发动机推力特性来模拟发动机推力变化所带来的波动量ΔF，则此时发动机推力特性为（F+ΔF）；再结合发动机安装推力计算模型及飞机基本飞行性能计算模型，推出对应的飞行性能（X+ΔX）；再利用式（1）求得ξ的值。对于最大上升率，在所有高度下，ξ的值都大于1，即改变推力1%时，能够得到大于1%的最大爬升率的改变；且在最大状态下，高度H=15km，增大发动机推力时，3.76≤ξ≤4.1，这意味着较小的发动机推力增幅可得到该高度下最大爬升率较大提升[1]。
2.2 高科技材料在飞机构建制造方面的应用
随着科技的进步，飞机制造行业的飞速发展，各种新型材料科技在飞机制造行业相继应用，比如能够在雷达侦测环境中隐身的吸波材料、能够提供更大强度支撑的碳纤维混合材料的应用等等。其中，各种高强度低质量高科技飞行建造材料的使用，为机身承受更大的发动机抖动和飞行震动提供保障，有利于更有力的新型发动机的投入和使用，从而为飞机获得更大的上升率提供相对的保障。
2.3 军用机外挂武器对上升率的影响
为了提高作战飞机的杀伤威力，在现代作战飞机上都采用挂架挂载各类杀伤武器。当载机外挂这些武器以后，不仅会增加飞行重量，减少燃料储备，而且在挂载或投射这些武器后都将改变载机重心的位置和气动特性，直接影响载机飞行的战技性能。由于外挂武器相当沉重而且占用了燃油动力储备的部分位置肯定会影响到飞机的起飞能力和平飞速度，而飞机的起飞效果和平飞速度对飞机的上升率都有直接影响，所以这要求对于军用机的外挂武器或设备的重心选择尤其重要。通过某些评估模型，我们可以在计算机上分析和综合各种外挂武器配置方案对载机飞行性能包括上升率的影响，确定外挂武器的最佳配置方案。另外可通过选取不同的外挂方式，如挂架式外挂，贴合式外挂，半埋式外挂和包装式外挂等，在飞机基本性能要求和飞机运载及投放外挂武器要求之间取得平衡，为飞机提供相对较大的上升率。
3、自然因素
除了飞机自身因素，自然因素也是影响飞机上升率的常见因素，尤其是复杂的天气状况对飞机的飞行有着莫大的影响。
3.1 机场地面风和飞行中大风对飞行上升率的影响
风对飞行的影响比较复杂，包括不同时段的平均风速和瞬间风速。危害飞行安全的风主要是侧风、顺风、阵风、风切变、下沉气流、上升气流和源流也是危害飞行安全不可忽视的因素。高速而平稳的逆风能够为飞机爬升提供助力，但是侧风、顺风、阵风、风切变、下沉气流、上升气流和源流等不利风况会影响飞机爬升，严重可能会带来机毁人亡的重大事故。飞机的起飞和着陆，应尽量在逆风条件下进行。飞机顺风起飞，着陆要增长滑跑距离，减少上升率和下滑率，当风速超过规定值时，就有可能冲出跑道或撞击障碍物的危险，特别是单向起降的机场要特别注意；逆风起落能使离地速度和着陆速度减少，可以缩短滑跑距离，故一般情况下均采用逆风起飞。在有侧风或者侧风分量很大时，飞机的起飞和着陆会变得很复杂。当飞机在侧风中起飞时，飞机除向前运动外，还顺着侧风方向移动，如不及时修正就会偏离跑道方向。飞机接地后，在滑跑过程中，侧风对飞机垂直尾翼的侧压力，会使机头向侧风方向偏转，有可能造成飞机打地转等不良后果[2]。
3.2 雷暴天气对飞行上升率的影响
雷暴天气是夏季常见的天气现象，它是由对流旺盛的积雨云所产生的，伴有闪电雷鸣的局地风暴，是积雨云强烈发展的标志。在雷暴区，除雷电现象外，还有强烈的湍流、积冰、阵雨和大风，有时还会出现冰雹、龙卷风和下击暴流等灾害性天气，这些都会严重威胁飞行安全。在飞机爬升阶段如果遭遇雷暴天气会受到很大影响，暴云的整个发展过程中，始终存在着很强的垂直气流，既有上升气流，又有下降气流。这种升降气流靠得很近，并常常带有很强的阵性，忽大忽小，分布不均，有时出现很强的风切变，因此湍流特别强，在几秒钟内飞行高度可变化几十米甚至几百米。这种强烈的飞机颠簸会造成飞行员操纵困难，甚至失去操纵。在这种极端天气下，飞机要想获得最大的上升率几乎不可能。
3.3 雨雪因素对上升率的影响
雨雪天气本身飞机的能见度较低，天气复杂，气压多变化，所以飞行员在操作飞机爬升过程中会十分谨慎，以平稳爬升为目的，不会追求最大上升率。
4、结束语
飞机的上升率受到多种因素的共同制约，本文就笔者查阅的部分资料进行浅显分析，希望对相关研究人员或者对此感兴趣的朋友起到一定的借鉴作用。
参考文献
[1]赵肃，李建榕.航空发动机推力变化对飞机基本性能影响的敏感性分析[J].发动机设计，2016.
[2]陈猛.机场地面风和大风的特征分析及其对飞行的影响[J].气象水文海洋仪器，2015.