CN106143944B - 一种螺旋桨飞机海面低空飞行能力确定方法 - Google Patents

Abstract

一种螺旋桨飞机海面低空飞行能力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：一、包线左边界确定第一步，确定正常使用包线左边界，根据公式V_s＝(2G/ρSC_Lmax)^1/2得到无动力失速速度，确定最小平飞速度V_min＝1.1V_S；第二步，根据螺旋桨发动机故障自动顺桨条件确定使用包线左边界，由发动机故障时能够实现负拉力自动顺桨的油门角度，对应的平飞速度即为最小使用速度V_EF＝f(G,t，H,ψ)；第三步，确定最小机动速度，根据不同阶段的使用要求，确定飞机最小机动速度，V_A＝Vs*(n_y)^1/2；第四步，根据前三步确定速度V_A、V_EF和V_min，选取其中最大值为最终使用包线左边界。

Description

一种螺旋桨飞机海面低空飞行能力确定方法

技术领域

本发明属于航空飞机设计领域，涉及到螺旋桨飞机性能计算，具体涉及到一种螺旋桨飞机海面低空飞行能力的确定方法。

背景技术

飞机海面低空飞行具有广泛的应用前景和市场需求，可用于侦察、搜索、通信中继、搜救等领域。根据用户的使用需求和拓展应用领域，需在螺旋桨飞机的常规飞行剖面基础上，充分发掘其海面低空飞行潜力。确定飞机的海面低空飞行能力，既有利于制定飞机海面低空飞行包线，保障飞行安全；又有利于提前制定海面低空飞行方法，针对不同使用需求，推荐给出高度、速度，飞机构型等，提高飞机的经济性和执行任务效率。

由于技术封锁，从公开的渠道无法获取国外对螺旋桨飞机海面低空飞行能力的明确方法和相关技术资料。通过专利网站查询，未见相似及相关专利。国内目前海面低空飞行主要依托直升机，但存在速度小、海域覆盖范围小、时间短等局限性，同时未见固定翼飞机海面低空飞行相关研究成果。本发明提出的计算方法已经在具体型号上得到了验证和应用。

发明内容

(一)本发明的目的是：提供一种螺旋桨飞机海面低空飞行性能计算分析和优化方法，发掘飞机海面低空飞行潜力，确定飞机海面低空飞行包线。

(二)本发明的技术方案是：一种螺旋桨飞机海面低空飞行能力确定方法，主要针对海面100米～1000米高度飞行时，根据螺旋桨发动机的特点，按失速速度、机动速度、发动机故障自动顺桨条件确定飞行包线左边界，按结构强度限制、发动机最大拉力和鸟撞损伤限制等确定飞行包线右边界，获取飞机海面低空飞行性能和使用方法。

一种螺旋桨飞机海面低空飞行能力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、包线左边界确定

第一步，确定正常使用包线左边界，根据公式V_s＝(2G/ρSC_Lmax)^1/2得到无动力失速速度，确定最小平飞速度V_min＝1.1V_S；

第二步，根据螺旋桨发动机故障自动顺桨条件确定使用包线左边界，由发动机故障时能够实现负拉力自动顺桨的油门角度，对应的平飞速度即为最小使用速度V_EF＝f(G,t，H,ψ)；

第三步，确定最小机动速度，根据不同阶段的使用要求，确定飞机最小机动速度，V_A＝Vs*(n_y)^1/2；

第四步，根据前三步确定速度V_A、V_EF和V_min，选取其中最大值为最终使用包线左边界；

二、确定包线右边界

第一步，根据飞机结构强度限制确定包线右边界，结构强度限制以速压给出，最大平飞速度V_MO＝(2q/ρ)^1/2；

第二步，根据发动机拉力确定包线右边界，在发动机拉力谱中选择给定状态下可用拉力等于此时飞行时需要拉力，确定出最大平飞速度V_max＝f(H，t,G，ψ)；

第三步，根据鸟撞速度确定包线右边界，利用鸟撞试验，得出各个高度鸟撞速度V_b＝f(H)；

第四步，根据前三步确定的飞行速度V_MO、V_max和V_b，选取其中最小值作为使用包线右边界。

其中

V_S——失速速度

V_min——最小平飞速度

V_EF——发动机故障自动顺桨最小速度

V_A——最小机动速度

V_MO——结构强度限制速度

V_max——发动机拉力决定最大平飞速度

V_b——鸟撞损伤速度

H——高度

t——温度

G——飞行重量

ρ——密度

S——机翼面积

C_Lmax——最大升力系数

q——速压

ψ——发动机油门角度

n_y——法向过载

(三)本发明的优点是：本发明通过性能设计，不仅考虑了低空正常飞行时安全，而且重点考虑了发动机故障、鸟撞等紧急情况下飞行安全。通过试飞验证，由此方法确定的飞行包线是可行的，安全的。该方法全面、准确，考虑了低空飞行时各种不利因素，可以有力的指导前期的飞行设计以及后续飞行使用，具有广泛应用价值，适用于螺旋桨类中、大型客机，运输机及相关平台飞机。

附图说明

图1为螺旋桨飞机低空飞行能力确定方法流程图；

图2为稳定平飞速度和油门角度的关系，

图3为左右包线示例图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本计算方法作进一步详细描述，请参阅图。

一种螺旋桨飞机飞行能力确定方法，主要针对螺旋桨飞机确定可以安全使用的范围。主要考虑发动机故障自动顺桨、鸟撞损伤速度等紧急情况下安全飞行。按照飞行性能设计的方法，确定出最终的飞行范围。

一、使用包线左边界确定

第一步，确定正常使用左边界。根据风洞试验获取不同状态下的的C_Lmax，依据飞机实际飞行条件的得到无动力失速速度V_s＝(2G/ρSC_Lmax)^1/2,V_min＝1.1V_S。

第二步，根据螺旋桨发动机故障自动顺桨条件确定使用包线左边界。在不同飞行重量、高度，环境温度等条件下得到不同油门角度对应的平飞速度，按发动机故障时自动顺桨限制油门角度要求，确定最小使用速度V_EF＝f(G,t，H,ψ)。

第三步，确定最小机动速度。根据飞机的机动过载限制和不同阶段的使用要求，获得飞机使用时最大过载n_ymax，确定最小机动速度V_A＝Vs*(n_ymax)^1/2。

第四步，根据前三步确定速度，选取其中最大值最为最终使用包线左边界。

二、包线右边界的确定

第一步，根据飞机结构强度限制确定包线右边界。由结构强度限制速压q得出最大平飞速度V_MO＝(2q/ρ)^1/2。

第二步，根据发动机拉力确定包线右边界。由不同高度下平飞需要拉力曲线和可用推力曲线的交叉点确定最大平飞速度V_max＝f(H，t,G，ψ)。

第三步，根据鸟撞损伤速度确定包线右边界。通过鸟撞损伤试验，得到不同高度鸟撞损伤速度V_b＝f(H)。

第四步，根据前三步确定的飞行速度，选取其中最小值作为包线右边界。

实施例：

某飞机，任务区飞行重量50～60t，典型飞行高度100～500m，标准大气条件下，以飞行重量53t时，高度500m，任务区执行巡逻任务为例，使用包线确定过程如下。

一、确定使用包线左边界。

1根据气动特性确定包线左边界

失速速度计算结果见下表1，根据相关标准要求，最小速度取1.1V_s，取V＝250作为包线左边界。

表1失速速度确定的左边界(H＝500m,)

2发动机故障自动顺桨条件确定的包线左边界

飞行重量53t时，高度500m，不同温度下稳定平飞速度和油门角度的关系见下表2。

表2速度和油门角度对应关系

此发动机在油门角度36°以上可以实现负拉力自动顺桨，表中深色区域为可以自动顺桨区域，标准温度下，取V＝375km/h作为包线左边界。

3根据机动能力确定包线左边界

按照相关标准要求，执行巡逻任务时，在任务区域需保持n_y＝1.5，最小机动速度见下表3，飞行重量53t时，取V＝303km/h作为包线左边界。

表3纵向机动过载1.5时机动速度

4综合上述步骤，包线左边界为355km/h。

二、确定使用包线右边界

1根据结构强度限制确定包线右边界。

高度500m，平飞时速压限制为q＝18167N/m²,可以得出V_MO＝635km/h。

2根据发动机推力，确定包线右边界

发动机最大功率状态下最大平飞速度见下表4，发动机推力确定的包线右边界为584km/h。

表4最大平飞速度

3根据鸟撞损伤速度确定右包线

通过鸟撞试验，鸟撞损伤速度为500km/h。

4综合上述步骤，可以得出使用包线右边界为500km/h。

Claims (1)

1.一种螺旋桨飞机海面低空飞行能力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、包线左边界确定

第一步，确定正常使用包线左边界，根据公式V_s＝(2G/ρSC_Lmax)^1/2得到无动力失速速度，确定最小平飞速度V_min＝1.1V_S；

第二步，根据螺旋桨发动机故障自动顺桨条件确定使用包线左边界，由发动机故障时能够实现负拉力自动顺桨的油门角度，对应的平飞速度即为最小使用速度V_EF＝f(G,t，H,ψ)；

第三步，确定最小机动速度，根据不同阶段的使用要求，确定飞机最小机动速度，V_A＝Vs*(n_y)^1/2；

第四步，根据前三步确定速度V_A、V_EF和V_min，选取其中最大值为最终使用包线左边界；

二、确定包线右边界

第一步，根据飞机结构强度限制确定包线右边界，结构强度限制以速压给出，最大平飞速度V_MO＝(2q/ρ)^1/2；

第二步，根据发动机拉力确定包线右边界，在发动机拉力谱中选择给定状态下可用拉力等于此时飞行时需要拉力，确定出最大平飞速度V_max＝f(H，t,G，ψ)；

第三步，根据鸟撞速度确定包线右边界，利用鸟撞试验，得出各个高度鸟撞速度V_b＝f(H)；

第四步，根据前三步确定的飞行速度V_MO、V_max和V_b，选取其中最小值作为使用包线右边界；

其中，

V_S——失速速度

V_min——最小平飞速度

V_EF——发动机故障自动顺桨最小速度

V_A——最小机动速度

V_MO——结构强度限制速度

V_max——发动机拉力决定最大平飞速度

V_b——鸟撞损伤速度

H——高度

t——温度

G——飞行重量

ρ——密度

S——机翼面积

C_Lmax——最大升力系数

q——速压

ψ——发动机油门角度

n_y——法向过载。