郭小玉，劉超

1.航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710089

2.中航飛機(jī)股份有限公司研發(fā)中心，陜西 西安 710089

近年，國(guó)內(nèi)支線飛機(jī)的研究日趨活躍，而支線飛行航線較短，客源和貨源較少，實(shí)際使用中最大重量（質(zhì)量）起飛所占比例較小，如果仍以最大起飛推力起飛，經(jīng)濟(jì)性不好，因此各航空公司基本都采用減推力起飛。

減推力起飛技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已經(jīng)較為成熟，且得到普遍應(yīng)用。美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）對(duì)其使用已進(jìn)行了認(rèn)證，并且以咨詢通告（AC）的形式對(duì)使用程序做出了規(guī)定和限制。

減推力起飛有兩種方式：假設(shè)溫度減推力和減少額定推力或功率減推力，那么在研制中如何決策選擇成為了設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文對(duì)二者進(jìn)行對(duì)比，給出適用支線飛機(jī)的減推力起飛方式。

1 減推力起飛技術(shù)

飛機(jī)在起飛時(shí)，一般選擇最大推力，當(dāng)航班的實(shí)際起飛重量小于起飛條件所允許的最大起飛重量時(shí)，就可以考慮使用較小的起飛推力進(jìn)行起飛或爬升，這種有意降低推力的方法，叫作減推力起飛技術(shù)。減推力技術(shù)包括減推力起飛和減推力爬升，其中減推力起飛又可以分為兩種，即減額定推力或功率法和假設(shè)溫度法。

（1）減額定推力或功率法

減額定推力或功率法如圖1所示。對(duì)于給定的起飛環(huán)境條件，通過(guò)選擇另一個(gè)經(jīng)認(rèn)證的功率（推力）等級(jí)，直接在全推力的基礎(chǔ)上將發(fā)動(dòng)機(jī)功率（推力）降低一定的百分比。使用這種方法，認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)的起飛功率（推力）處于正常的起飛操作限制，飛機(jī)制造商在飛行手冊(cè)中提供減功率（推力）后的限制、程序和性能數(shù)據(jù)。

圖1 減額定推力（功率）法示意圖Fig.1 Diagram of derated thrust（power）method

減少額定推力或功率起飛是一種半固定的減推力模式，所謂半固定是相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)固定的全額定推力，在某些飛機(jī)的飛行管理計(jì)算機(jī)中有TO1和TO2的起飛推力選擇模式，TO1和TO2分別對(duì)應(yīng)某一固定的減功率（推力）值，如TO1對(duì)應(yīng)的是減少全推力的10%，TO2對(duì)應(yīng)的是減少全推力的20%等，當(dāng)選擇TO1功率（推力）模式起飛時(shí)，最大起飛推力是全推力的90%（10%的全推力減少值）。

（2） 假設(shè)溫度法

假設(shè)溫度法如圖2所示。圖中OAT為外界大氣溫度；EGT為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度；TFlex為靈活溫度；Tref為發(fā)動(dòng)機(jī)起飛推力的平臺(tái)參考溫度。

圖2 假設(shè)溫度法示意圖Fig.2 Diagram of assumed temperature method

發(fā)動(dòng)機(jī)推力隨著外界環(huán)境溫度的上升而下降，因此，當(dāng)飛機(jī)的實(shí)際起飛重量小于起飛分析表上查出的最大允許值時(shí)，可以假設(shè)選擇一個(gè)高于環(huán)境溫度的靈活溫度，所需推力為這個(gè)溫度下的最大起飛推力，從而獲得比發(fā)動(dòng)機(jī)最大起飛推力小的推力。

2 差異對(duì)比分析

無(wú)論是減額定推力或功率法還是假設(shè)溫度法起飛，兩種方法都被廣泛使用。本文分別從適航規(guī)章、安全性分析以及使用差異三個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 適航規(guī)章要求差異對(duì)比

FAA在1988年公布的一個(gè)咨詢通告AC25-13“減推力和減功率起飛推力規(guī)程”[1]?？偨Y(jié)兩者的差異，見(jiàn)表1。

2.2 安全水平比較

減推力或功率起飛雖然為了帶來(lái)經(jīng)濟(jì)性收益，但必須以保證飛機(jī)安全為前提。本文通過(guò)舉例分析，說(shuō)明假設(shè)溫度減推起飛和減功率法減推力起飛的安全水平。

表1 AC25-13中減額定推力（功率）法與假設(shè)溫度法的差異Table1 Differences between the derated thrust（power） and the assumed temperature in AC25-13

下面以某型飛機(jī)說(shuō)明兩種方式安全水平，起飛條件為：

（1）襟翼 15°；（2）海平面，環(huán)境溫度 16℃；（3）跑道長(zhǎng)度 2194.6m；（4）跑道長(zhǎng)度限制的起飛重量為 110.9t；（5）預(yù)計(jì)起飛重量為101.9t。

在這些條件下，通過(guò)檢查該條跑道的起飛分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在預(yù)計(jì)起飛重量為101.9t時(shí)允許的假設(shè)溫度為40℃。

在預(yù)計(jì)起飛重量條件下，比較該飛機(jī)在實(shí)際溫度為40℃和實(shí)際溫度為16℃但假設(shè)溫度為40℃時(shí)的性能差異，見(jiàn)表2。

由表2可以看出，假設(shè)溫度法是更加保守一些，假設(shè)溫度法起飛的性能裕度比減功率起飛的性能裕度更大。

2.3 使用差異對(duì)比

（1）假設(shè)溫度法

假設(shè)溫度法的應(yīng)用步驟為：首先，根據(jù)飛機(jī)實(shí)際起飛重量查閱所在機(jī)場(chǎng)該機(jī)型的最大起飛重量隨溫度的變化值，判斷是否具備減推力起飛的條件；其次，在對(duì)應(yīng)功率的起飛分析數(shù)據(jù)表中，用實(shí)際起飛重量確定受場(chǎng)地和爬升梯度等限制的最大假設(shè)溫度，同時(shí)根據(jù)實(shí)際的外界大氣溫度和機(jī)場(chǎng)標(biāo)高，查閱飛行手冊(cè)中的發(fā)動(dòng)機(jī)性能圖標(biāo)驗(yàn)證最高允許的假設(shè)溫度在最大假設(shè)溫度和最低假設(shè)溫度之間，進(jìn)而確定可選擇的假設(shè)溫度范圍；最后，機(jī)組確定選擇的假設(shè)溫度值。

表2 假設(shè)溫度法和減功率(推力)起飛的安全水平比較Table2 The comparison of the assumed temperature and the derated thrust（power）takeoff method

需要說(shuō)明的是，假設(shè)溫度條件下的推力的設(shè)定取決于是使用發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比 （Engine Pressure Ratio，EPR）還是發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速N1值。使用假設(shè)溫度法確定EPR值和確定N1的方法是不一樣的。

（2）減功率法

因?yàn)闇p功率法確定的推力被認(rèn)為是一個(gè)單獨(dú)的額定推力，并且在飛機(jī)飛行手冊(cè)中單獨(dú)公布，所以它有自己?jiǎn)为?dú)的推力設(shè)定圖表以及與之對(duì)應(yīng)的飛行性能數(shù)據(jù)。但是要注意用減功率法確定的減小量，因?yàn)闆](méi)有假設(shè)溫度，所以在實(shí)際預(yù)計(jì)的起飛溫度條件下，用所確定的起飛推力的相應(yīng)表格來(lái)確定EPR值或N1。

3 結(jié)束語(yǔ)

使用減推力或減額定推力起飛技術(shù)，不僅可以延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的在役時(shí)間，延緩發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰減，降低燃油消耗和空中停車(chē)率，提高飛機(jī)的簽派放行率，而且可以節(jié)約發(fā)動(dòng)機(jī)維修成本。因此可以預(yù)見(jiàn)，對(duì)于機(jī)隊(duì)規(guī)模較大的航空公司，使用該項(xiàng)技術(shù)在節(jié)約維修成本方面，提高飛機(jī)運(yùn)行可靠性方面貢獻(xiàn)是巨大的。

從適航規(guī)章要求、安全性分析以及使用差異等方面的對(duì)比分析也可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于飛機(jī)設(shè)計(jì)制造部門(mén)，假設(shè)溫度法無(wú)論是從研制設(shè)計(jì)、試飛驗(yàn)證、手冊(cè)編制等方面，均較減功率法優(yōu)越。然而，從飛機(jī)的使用運(yùn)營(yíng)來(lái)說(shuō)，減功率法在濕跑道、污染跑道的約束較假設(shè)溫度法小很多，對(duì)于支線飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)者來(lái)說(shuō)就具有了很大的靈活性及優(yōu)勢(shì)，因此，如果在設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)允許的情況下，二者兼?zhèn)湓O(shè)計(jì)是最佳方案，如果條件不允許的話，減額定推力或功率法將是支線飛機(jī)較好的選擇。