Question

我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：

速度v/（m/s）	100	200	300	400	500
阻力f/N	0.3×10^4	1.2×10^4	2.7×10^4	4.8×10^4	7.5×10^4

已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×10⁷J/kg．求：

（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？

（2）当飞机以400m/s的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？

（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？

Answer

（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；

（2）当飞机以400m/s的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是1.92×104kW，

（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是2.7×103km．

【解析】

试题分析：（1）已知燃油的质量，根据Q=mq求出放出的热量；

（2）根据表中提供的数据，利用P===Fv可求得飞机发动机的输出功率是多少千瓦；

（3）已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，求得机械能，从表中查到500m/s时的阻力，利用W=fs可求得飞机的最大航程．

【解析】
（1）燃油完全燃烧放出的热量：

Q=mq=1×104kg×5×107J/kg=5×1011J；

（2）由表中数据可知，飞机以400m/s的速度巡航时，所受阻力为4.8×104N，

则飞机发动机的输出功率P===Fv=4.8×104N×400m/s=1.92×107W=1.92×104kW，

（3）由（1）可知Q=5×1011J；

已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，

则有用功W=40%×Q=40%×5×1011J=2×1011J，

根据表格查出500m/s时的阻力为7.5×104N，

则由W=fs=Fs，可得s==≈2.7×106m=2.7×103km．

答：（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；

（2）当飞机以400m/s的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是1.92×104kW，

（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是2.7×103km．

【点评】新一代战斗机是一项高科技的研究成果，它包含了众多与物理学相关的知识，我们应该学会通过分析材料找出里面所包含的物理信息，并解答相关的疑问．