CN111767608A - 一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法，包括以下步骤：a、计算相同平飞速度下的小时耗油量，选取不同重量为n段，即得到不同的重量；b、稳定平飞力学模型的方程组如下；c、发动机力学模型的方程如下;d、升力系数与小时耗油量函数关系，e、修正至标准重量,选取飞机不同重量下的数据为基准数据，利用基准数据修正至标准重量（G）下的小时耗油量；能够反映真实飞机的特性，同时，考虑了重量改变对飞机平飞性能的影响，因此，该方法对飞机后续的持续试飞以及性能指标的完成有积极的意义和深远的影响。

Description

一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法
技术领域
本发明属于航空技术领域，具体涉及一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法。
背景技术
飞行过程中，飞机巡航段的航时航程占据飞机总航时航程的约90％，对飞机的航时航程性能有重要的影响，直接关系到飞机航时航程性能指标的可达性，特别地，在调整试飞阶段，巡航阶段的耗油特性对于整个试飞方案的提出，试飞任务规划的制定以及后续飞机性能指标确定，均有重要的意义。然而，在调整试飞阶段，由于飞机投产时间的约束、试飞成本的制约、飞行架次数量的限制，巡航段的耗油特性不足以覆盖所有的飞机重量点，其中，不同的飞机重量对飞机巡航的耗油特性有不同的影响，因此，在试飞过程中，为了得到飞机不同重量对应的耗油量，合理地提出试飞方案，制定试飞规划，需进行飞机平飞耗油量的重量修正，从而，为准确地预测飞机指标提供重要的数据基础。
目前，许多专家学者提出了关于飞机巡航性能的数据处理方法。例如，提出了在巡航高度下，采用变姿态、变速度的平飞策略，能够达到更优的航程和航时性能，以及应用能量状态法研究了逆风和顺风飞行中优化的飞行轨迹和飞行速度，以期达到最佳的巡航性能，但是，以往的飞机巡航耗油特性，均是建立了飞机的理论模型(发动机台架试验数据和飞机理论气动数据)，进行计算和分析，然而，真实飞机的耗油特性与理论模型存在差异，理论模型不足以充分反映真实飞机的耗油特性，同时，巡航段的试飞数据点不能覆盖飞机所有的重量，以单一重量的耗油特性不能代表不同重量下的耗油特性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法，能够反映真实飞机的特性，同时，考虑了重量改变对飞机平飞性能的影响，因此，该方法对飞机后续的持续试飞以及性能指标的完成有积极的意义和深远的影响。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法，包括以下步骤：
a、计算耗油量，在相同高度、不同重量的状态下，计算相同平飞速度下的小时耗油量，选取不同重量为n段，即得到不同的重量，计算每个重量下的小时耗油量，公式如下：
Figure BDA0002503425660000021
其中，W-为小时耗油量，△W巡为巡航油耗，△T巡为巡航时间；
从而，形成重量/小时耗油量矩阵；
b、稳定平飞力学模型的方程组如下；
L＝G (2)
T＝D (3)
Figure BDA0002503425660000022
Figure BDA0002503425660000023
CD＝CD0+A·CL2 (6)
其中，L为飞机的升力，G为飞机的重力，T为发动机的推力，D为飞机的阻力，m为飞机的质量，a为飞机平飞的加/减速度，ρ为密度，V为速度，S为参考面积，CL为升力系数，CD为阻力系数，CD0为型阻，A为升致阻力因子；
c、发动机力学模型的方程如下；
W＝W0+CTT (7)
其中，W为发动机的小时耗油量，W0为0推力状态下的小时耗油量，CT为单位推力的耗油量；
d、升力系数与小时耗油量函数关系，如下；
在特定工况(高度-速度点，即H/V)下，结合公式(2)-(7)，得：
Figure BDA0002503425660000024
结合公式(8)，取两个飞机重量(G1和G2)，分别计算发动机的小时耗油量，公式如下：
Figure BDA0002503425660000025
Figure BDA0002503425660000031
由公式(9)和(10)求解得到：
ΔW＝kΔG2 (11)
ΔW＝W1-W2 (12)
ΔG2＝G1 2-G2 2 (13)
Figure BDA0002503425660000032
其中，△W为重量的平方差，△G2为对应的小时耗油量差，k为比例系数；
如图1所示，选取多组不同重量(G1、G2、G3、G4、G5······、Gn)下飞机的小时耗油量数据，两两组合求差，得到△W和△G2，数值平均后，求解出
Figure BDA0002503425660000033
以及
Figure BDA0002503425660000034
e、修正至标准重量,选取飞机不同重量下的数据为基准数据(重量/小时耗油量，即G/W)，利用基准数据修正至标准重量(G)下的小时耗油量,公式如下：
W＝k(G2-G0.5fuel 2)+W0.5fuel (15)
其中，G0.5fuel为半油重量下的重量，W0.5fuel为半油重量下小时耗油量；
f、全包线小时耗油量分析,如下；
S1、当相同高度、不同速度时；
如图2所示，为了得到辨识出相同高度，不同速度下重量/小时耗油量函数,可在不同速度的情况下，按照1节、2节和3节的方法进行试飞数据的统计和分析计算,可以得到相同高度和不同速度情况下的重量/小时耗油量函数，即G/W；
S2、全包线范围，如图3所示，为了得到辨识出全包线范围(即不同高度，不同速度)内的重量-小时耗油量函数，在不同高度下，按照S1步骤的方法进行试飞数据的统计和分析计算，得到高度/度全包线范围内的重量/小时耗油量函数，即G/W。
步骤a中，所述n为平飞速度3～5min续航段时间。
本发明带来的有益效果有。
1、通过计算不同重量想飞机小时耗油量的数据，基准数据进行修正至标准重量，计算标准重量和该重量下对应的小时耗油量，可靠准确的计量费减的耗油量数据，提供真实准确的性能指标，基于试飞数据，考虑了进发匹配，发动机安装误差等因素的影响，不依赖于发动机的台架数据，对飞机和发动机整体考虑(飞/发一体)，能够反映真实飞机的特性，同时，考虑了重量改变对飞机平飞性能的影响，因此，该方法对飞机后续的持续试飞以及性能指标的完成有积极的意义和深远的影响。
附图说明
图1是本发明中不同重量G1和G2的小时耗油量表格示意图。
图2是本发明中相同高度、不同速度下的G/W的表格示意图。
图3是本发明中高度-速度全包线的G/W的表格示意图。
具体实施方式
实施例1
一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法，包括以下步骤：
a、计算耗油量，在相同高度、不同重量的状态下，计算相同平飞速度下的小时耗油量，选取不同重量为n段，即得到不同的重量，计算每个重量下的小时耗油量，公式如下：
Figure BDA0002503425660000041
其中，W-为小时耗油量，△W巡为巡航油耗，△T巡为巡航时间；
b、稳定平飞力学模型的方程组如下；
L＝G (2)
T＝D (3)
Figure BDA0002503425660000042
Figure BDA0002503425660000043
CD＝CD0+A·CL2 (6)
其中，L为飞机的升力，G为飞机的重力，T为发动机的推力，D为飞机的阻力，m为飞机的质量，a为飞机平飞的加/减速度，ρ为密度，V为速度，S为参考面积，CL为升力系数，CD为阻力系数，CD0为型阻，A为升致阻力因子；
c、发动机力学模型的方程如下；
W＝W0+CTT (7)
其中，W为发动机的小时耗油量，W0为0推力状态下的小时耗油量，CT为单位推力的耗油量；
d、升力系数与小时耗油量函数关系，如下；
结合公式(2)-(7)，得：
Figure BDA0002503425660000051
结合公式(8)，取两个飞机重量(G1和G2)，分别计算发动机的小时耗油量，公式如下：
Figure BDA0002503425660000052
Figure BDA0002503425660000053
由公式(9)和(10)求解得到：
ΔW＝kΔG2 (11)
ΔW＝W1-W2 (12)
ΔG2＝G1 2-G2 2 (13)
Figure BDA0002503425660000054
其中，△W为重量的平方差，△G2为对应的小时耗油量差，k为比例系数；
两两组合求差，得到△W和△G2，数值平均后，求解出
Figure BDA0002503425660000055
以及
Figure BDA0002503425660000056
e、修正至标准重量,选取飞机不同重量下的数据为基准数据，利用基准数据修正至标准重量(G)下的小时耗油量,公式如下：
W＝k(G2-G0.5fuel 2)+W0.5fuel (15)
其中，G0.5fuel为半油重量下的重量，W0.5fuel为半油重量下小时耗油量。
步骤a中，所述n为平飞速度3～5min续航段时间。
通过计算不同重量想飞机小时耗油量的数据，基准数据进行修正至标准重量，计算标准重量和该重量下对应的小时耗油量，可靠准确的计量费减的耗油量数据，提供真实准确的性能指标，基于试飞数据，考虑了进发匹配，发动机安装误差等因素的影响，不依赖于发动机的台架数据，对飞机和发动机整体考虑(飞/发一体)，能够反映真实飞机的特性，同时，考虑了重量改变对飞机平飞性能的影响，因此，该方法对飞机后续的持续试飞以及性能指标的完成有积极的意义和深远的影响。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、计算耗油量，在相同高度、不同重量的状态下，计算相同平飞速度下的小时耗油量，选取不同重量为n段，即得到不同的重量，计算每个重量下的小时耗油量，公式如下：
Figure FDA0002503425650000011
其中，W-为小时耗油量，△W巡为巡航油耗，△T巡为巡航时间；
b、稳定平飞力学模型的方程组如下；
L＝G (2)
T＝D (3)
Figure FDA0002503425650000012
Figure FDA0002503425650000013
CD＝CD0+A·CL2 (6)
其中，L为飞机的升力，G为飞机的重力，T为发动机的推力，D为飞机的阻力，m为飞机的质量，a为飞机平飞的加/减速度，ρ为密度，V为速度，S为参考面积，CL为升力系数，CD为阻力系数，CD0为型阻，A为升致阻力因子；
c、发动机力学模型的方程如下；
W＝W0+CTT (7)
其中，W为发动机的小时耗油量，W0为0推力状态下的小时耗油量，CT为单位推力的耗油量；
d、升力系数与小时耗油量函数关系，如下；
结合公式(2)-(7)，得：
Figure FDA0002503425650000014
结合公式(8)，取两个飞机重量(G1和G2)，分别计算发动机的小时耗油量，公式如下：
Figure FDA0002503425650000015
Figure FDA0002503425650000021
由公式(9)和(10)求解得到：
ΔW＝kΔG2 (11)
ΔW＝W1-W2 (12)
ΔG2＝G1 2-G2 2 (13)
Figure FDA0002503425650000022
其中，△W为重量的平方差，△G2为对应的小时耗油量差，k为比例系数；
两两组合求差，得到△W和△G2，数值平均后，求解出
Figure FDA0002503425650000023
以及
Figure FDA0002503425650000024
e、修正至标准重量,选取飞机不同重量下的数据为基准数据，利用基准数据修正至标准重量(G)下的小时耗油量,公式如下：
W＝k(G2-G0.5fuel 2)+W0.5fuel (15)
其中，G0.5fuel为半油重量下的重量，W0.5fuel为半油重量下小时耗油量。
2.如权利要求1所述的一种基于试飞数据标准重量下巡航段耗油的修正方法，其特征在于：步骤a中，所述n为平飞速度3～5min续航段时间。
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