Question

我國自主研制的某型新一代戰(zhàn)斗機(jī)，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機(jī)動性、超視距攻擊等優(yōu)異性能，該飛機(jī)最大起飛質(zhì)量為37t，最大飛行高度達(dá)20000m，最大航行速度達(dá)2.5倍聲速（合3060km/h），油箱最大容積為1.25×10⁴L，飛機(jī)航行時所受阻力的大小與速度的關(guān)系見表：

速度v/（m/s） 100                   200                   300                   400                   500

阻力f/N           0.3×10⁴             1.2×10⁴             2.7×10⁴             4.8×10⁴             7.5×10⁴

已知飛機(jī)使用的航空燃油密度0.8×10³kg/m³，熱值為5×10⁷J/kg．求：

（1）飛機(jī)發(fā)動機(jī)完全燃燒1.25×10⁴L燃油獲得的能量是多少焦？

（2）當(dāng)飛機(jī)以500m/s的速度巡航時，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率是多少瓦？

（3）若在飛機(jī)油箱中加滿燃油，并且以500m/s的速度巡航時，飛機(jī)的最大航程可達(dá)2×10³千米，則飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？

Answer 1

分析：    （1）根據(jù)ρ=求出燃油的質(zhì)量，根據(jù)Q=mq求出燃油完全燃燒放出的熱量；

（2）由表中數(shù)據(jù)可知，飛機(jī)以500m/s的速度巡航時，所受阻力，再根據(jù)P===Fv求出飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率；

（3）根據(jù)W=Fs求出克服阻力做的有用功，根據(jù)η=求出飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答：    解：（1）∵ρ=

∴燃油完全燃燒1.25×10⁴L燃油的質(zhì)量是：

m=ρV=0.8×10³kg/m³×1.25×10⁴×10^﹣3m³=1×10⁴kg，

燃油完全燃燒放出的熱量：Q_放=mq=1×10⁴kg×5×10⁷J/kg=5×10¹¹J；

（2）由表中數(shù)據(jù)可知，飛機(jī)以500m/s的速度巡航時，所受阻力為7.5×10⁴N，

則飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率為：

P===Fv=7.5×10⁴N×500m/s=3.75×10⁷W；

（3）克服阻力做的有用功W_有用=Fs=7.5×10⁴N×2×10⁶m=1.5×10¹¹J，

所以飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是：

η=×100%=×100%=30%．

答：（1）飛機(jī)發(fā)動機(jī)完全燃燒1.25×10⁴L燃油獲得的能量是5×10¹¹J；

（2）飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率是3.75×10⁷W；

（3）飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是30%．