CN104239609A - 一种直升机重心包线剪裁方法 - Google Patents

一种直升机重心包线剪裁方法 Download PDF

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黄利
吕春雷
罗丫
叶昌敬
李亚楠
宋倩
郑润昊
周琪琛
梁枭
宋长红
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Abstract

一种直升机重心包线剪裁方法，属于直升机重量设计领域。通过燃油消耗对全机重心的影响，剔除使用中不可能出现的重心，进行矩形重心包线的剪裁，以得到精确重心设计包线。其特征在于：确定型号空机重量、最大设计重量、最小起飞重量，矩形重心范围、燃油特性数据；确定计算起点；计算全机重心；做出燃油变化曲线；确定重心剪裁点；连接剪裁点，做出剪裁后的重心包线。本发明的有益效果：既能节省工作量，提高工作效率，特别是能在型号研制初期给出经过剪裁的较为精确的重心设计包线，也为详细设计阶段的操纵性稳定性计算剪裁方法减少了很多需要计算的点，从而减少了工作量。

Description

一种直升机重心包线剪裁方法
技术领域
本发明属于直升机重量设计领域，涉及一种对矩形重心包线进行剪裁的方法。
背景技术
重心设计是概念设计阶段一项重要的工作，其主要内容是确定合理的重心范围，这对于操纵载荷具有相当重要的意义。
常规直升机纵向重心包线的确定分两步：第一步，初步确定矩形重心包线；第二步，通过操纵性稳定性计算剪裁前一步工作所得到的矩形包线，得到精确重心设计包线。而通过操纵性稳定性计算剪裁矩形包线需要计算的点很多，工作量较大。且操纵性稳定性计算需全机转动惯量数值，而在型号研制初期转动惯量数值为估算值，无法利用估算值对重心包线进行剪裁计算。
发明内容
本发明要解决的技术问题：通过考虑燃油消耗对全机重心的影响，剔除使用中不可能出现的重心，进行矩形重心包线的初步剪裁，以得到包含燃油变化特性的重心设计包线。
本发明的技术方案：一种直升机重心包线剪裁的新方法，实现在型号研制初期对矩形重心包线进行剪裁。
一种直升机重心包线剪裁方法，其特征在于：
(1)确定型号空机重量、最大设计重量、最小起飞重量，矩形重心范围、燃油特性数据；
(2)确定计算起点：
重量计算起点＝最大设计重量-最大燃油重量；重心计算起点分别为重心前限值、重心后限值。
(3)计算全机重心；
在第(2)步所得计算起点的基础上按一定的步长加载燃油，计算出不同燃油量的全机重量、重心。
重心计算公式：重量矩＝重量×重心；
(4)做出燃油变化曲线
依据第(3)步所得重量重心数值做出全机重心随燃油变化曲线。
(5)确定重心剪裁点
依据第(4)步所得燃油变化曲线做出线性趋势线；线性趋势线与原矩形重心包线相交点确定为重心剪裁点。
(6)连接剪裁点，做出剪裁后的重心包线。
本发明关键点是：
通过燃油消耗对全机重心的影响，剔除使用中不可能出现的重心，进行矩形重心包线的初步剪裁，以得到包含燃油变化特性的重心设计包线。其中步长取值为总燃油量的1/8至1/15。
本发明的有益效果：本发明重心包线剪裁方法，通过采用燃油消耗对全机重心的影响，剔除使用中不可能出现的重心，实现矩形重心包线的剪裁。应用表明，该新方法相比操纵性稳定性计算剪裁方法，其优点既能节省工作量，提高工作效率，特别是能在型号研制初期给出经过剪裁的较为精确的重心设计包线，也为详细设计阶段的操纵性稳定性计算剪裁方法减少了很多需要计算的点，从而减少了工作量。
附图说明
图1是矩形重心包线图；
图2是全机重心燃油变化曲线图；
图3是线性趋势线图；
图4是剪裁后的重心包线图。
具体实施案例
采用OFFICE EXCEL软件进行计算及绘图。
第一步，已知最大起飞重量2200kg，最小起飞重量1400kg,矩形重心范围为3.17m至3.5m之间，重心矩形包线如图2(其中纵轴为重量，横轴为重心)，燃油特性数据见表1。
表1燃油重量重心表
燃油重量kg 50 100 150 200 250 300 350 400 450
燃油重心m 3.319 3.348 3.363 3.373 3.381 3.388 3.395 3.400 3.406
第二步，确定计算起点
前限计算起点重量＝2200kg-450kg＝1750kg，重心为3.17m；
后限计算起点重量＝2200kg-450kg＝1750kg，重心为3.5m。
第三步，计算全机重心
前限重心计算结果见表2、后限重心计算结果见表3。
表2前限重心计算结果
燃油重量kg 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
全机重量kg 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200
全机重心m 3.170 3.174 3.180 3.185 3.191 3.196 3.202 3.208 3.213 3.218
表3后限重心计算结果
燃油重量kg 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
全机重量kg 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200
全机重心m 3.500 3.495 3.492 3.489 3.487 3.485 3.484 3.483 3.481 3.481
第四步，依据第三步所得全机重量重心值绘制全机重心随燃油变化曲线。
第五步，依据第四步所得全机重心随燃油变化曲线做线性趋势线。
第六步，依据线性趋势线剪裁矩形重心包线，得到实际重心包线。

Claims (3)

1.一种直升机重心包线剪裁方法，其特征在于：
(1)确定型号空机重量、最大设计重量、最小起飞重量，矩形重心范围、燃油特性数据；
(2)确定计算起点
重量计算起点＝最大设计重量-最大燃油重量；重心计算起点分别为重心前限值、重心后限值；
(3)计算全机重心
在第(2)步所得计算起点的基础上按一定的步长加载燃油，计算出不同燃油量的全机重量、重心；
重心计算公式：重量矩＝重量×重心；
(4)做出燃油变化曲线
依据第(3)步所得重量重心数值做出全机重心随燃油变化曲线；
(5)确定重心剪裁点
依据第(4)步所得燃油变化曲线做出线性趋势线；线性趋势线与原矩形重心包线相交点确定为重心剪裁点；
(6)连接剪裁点，做出剪裁后的重心包线。
2.根据权利要求1所述的直升机重心包线剪裁方法，其特征在于：通过燃油消耗对全机重心的影响，剔除使用中不可能出现的重心，进行矩形重心包线的剪裁，以得到包含燃油变化特性的重心设计包线。
3.根据权利要求1所述的直升机重心包线剪裁方法，其特征在于，所述第三步骤中步长取值为总燃油量的1/8至1/15。
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