CN113094938A - 一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法 - Google Patents

一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法 Download PDF

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CN113094938A CN202110645053.9A CN202110645053A CN113094938A CN 113094938 A CN113094938 A CN 113094938A CN 202110645053 A CN202110645053 A CN 202110645053A CN 113094938 A CN113094938 A CN 113094938A
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Abstract

本发明属于计算机建模仿真领域，特别涉及一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法，包括：根据直升机执行海上搜救任务流程，划分直升机任务剖面，将直升机执行海上搜救任务过程中的飞行阶段定义为巡航阶段、悬停阶段和爬升阶段；构建巡航阶段油耗模型；假设直升机悬停阶段的耗油率无地效影响，构建悬停阶段油耗模型；构建爬升阶段油耗模型；依据仿真中直升机执行海上搜救任务所处的不同飞行阶段，选择对应的油耗模型，进行耗油率计算。本发明在满足仿真精确度要求的基础上，简化模型的计算过程，使模型具备海上搜救任务仿真中的应用价值。

Description

一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法
技术领域
本发明属于计算机建模仿真领域，特别涉及一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法。
背景技术
海上搜救任务仿真能够在执行实际海上搜救任务前，通过仿真手段进行搜救任务预演和搜救任务效能评估，为决策者制定搜救方案提供依据。直升机是海上搜救任务中最常用的航空装备之一，而作为直升机仿真模型构建的关键一环，油耗模型的可靠程度直接决定了整个仿真过程的合理性。
目前，在多数搜救任务仿真中会采用经验耗油率数据进行简单的油耗计算，由于直升机的飞行状态复杂，这类简化的油耗模型与实际通常存在较大出入。而现有的较为精确的直升机油耗模型构建方法，通常通过构建直升机动力学模型，计算当前飞行状态下的需用功率，再由发动机油耗特性曲线查出当前状态下的耗油率。这种模型构建方法需要反复查阅飞行手册，且在仿真过程中对计算资源的需求大，很难在任务级仿真中应用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法，建立了面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型，该模型用于计算仿真过程中直升机的燃油消耗。本发明在简化模型的同时，体现了直升机执行海上搜救任务不同阶段（爬升、悬停、巡航等）及不同飞行状态（速度、高度、载重等）对油耗的影响，使模型在海上搜救任务仿真中具备工程应用价值。
为实现上述目的，本发明提供了一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法，包括如下步骤：
S1. 根据直升机执行海上搜救任务的流程，将直升机执行海上搜救任务过程中的飞行阶段定义为巡航阶段、悬停阶段和爬升阶段；
S2. 构建巡航阶段油耗模型如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 563026DEST_PATH_IMAGE002
（2）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为巡航阶段耗油率；V为巡航飞行速度；G为直升机总重；T为直升机单发功率百分比；T 0为引气活门打开时的直升机单发功率百分比；a 1、a 2、b 1、b 2为常量；
Figure 876196DEST_PATH_IMAGE002
表示T是V和G的函数；
S3：假设直升机悬停阶段的耗油率无地效影响，构建悬停阶段油耗模型如下：
Figure 920375DEST_PATH_IMAGE004
（3）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为悬停阶段耗油率；H为悬停高度；
S4: 构建爬升阶段油耗模型如下：
Figure 318995DEST_PATH_IMAGE006
（4）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为爬升阶段耗油率；H T 为直升机目标爬升高度；
S5：依据仿真过程中直升机执行海上搜救任务所处的不同飞行阶段，从步骤S2-S4中构建的巡航阶段油耗模型、悬停阶段油耗模型和爬升阶段油耗模型中选择对应的油耗模型，进行耗油率计算。
进一步，步骤S2具体过程如下：
S21：依据飞行手册，读取巡航阶段不同的直升机总重G和不同的巡航飞行速度V对应的直升机单发功率百分比T的数据，并读取巡航阶段不同的直升机单发功率百分比T对应的巡航阶段耗油率
Figure 903560DEST_PATH_IMAGE008
的数据；
S22：利用二次多项式曲面拟合方式，建立巡航阶段直升机单发功率百分比T与直升机总重G和巡航飞行速度V的函数关系；
S23：利用分段线性拟合方式，建立巡航阶段耗油率
Figure DEST_PATH_IMAGE009
与直升机单发功率百分比T的函数关系；
S24：将当前直升机总重G和当前巡航飞行速度V代入步骤S22和S23中建立的函数关系，计算出当前飞行状态下巡航阶段耗油率
Figure 274499DEST_PATH_IMAGE003
。
进一步，步骤S3具体过程如下：
S31：依据飞行手册，分别读取悬停阶段不同的悬停高度H下不同的直升机总重G时悬停阶段耗油率
Figure 489580DEST_PATH_IMAGE005
的数据；
S32：利用二次多项式曲面拟合方式，建立悬停阶段耗油率
Figure 578758DEST_PATH_IMAGE005
与直升机总重G、悬停高度H的函数关系；
S33：将当前直升机总重G和当前悬停高度H代入步骤S32中建立的函数关系，计算出当前飞行状态下悬停阶段耗油率
Figure 967014DEST_PATH_IMAGE005
。
进一步，步骤S4具体过程如下：
S41：依据飞行手册，分别读取爬升阶段不同的直升机总重G和不同的直升机目标爬升高度H T 时的横轴坐标值，并读取给定温度下不同横轴坐标值时的爬升阶段油耗率
Figure 395722DEST_PATH_IMAGE007
和爬升总时间t；
S42：以横轴坐标值为中间变量，利用二次多项式曲面拟合方式，建立横轴坐标值与直升机总重G、直升机目标爬升高度H T 的函数关系；
S43：利用二次多项式拟合方式，建立爬升阶段油耗率
Figure 844020DEST_PATH_IMAGE007
与横轴坐标值的函数关系；
S44：利用二次多项式拟合方式，建立爬升总时间t与横轴坐标值的函数关系；
S45. 将当前直升机总重G和直升机目标爬升高度H T 代入步骤S42中建立的函数关系，计算横轴坐标值；再将计算出横轴坐标值的分别代入步骤S43和S44中建立的函数关系，计算当前飞行状态下的爬升总油耗M和爬升总时间t，通过M/t，计算直升机当前飞行状态下爬升阶段油耗率
Figure 623758DEST_PATH_IMAGE007
。
进一步，步骤S5具体过程如下：
定义仿真步长为
Figure 815705DEST_PATH_IMAGE010
，当
Figure 98918DEST_PATH_IMAGE010
足够小时，假定在单个仿真步长
Figure DEST_PATH_IMAGE011
内，直升机的耗油率不发生变化，燃油消耗量
Figure 718119DEST_PATH_IMAGE012
的计算方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
（5）
式中，k表示至t时刻为止共进行了k步仿真；
Figure 313048DEST_PATH_IMAGE014
为第n个仿真步长内的燃油消耗量；
Figure 246369DEST_PATH_IMAGE015
为第n个仿真步长内的耗油率；
第n个仿真步长内的耗油率
Figure 446406DEST_PATH_IMAGE015
的计算过程如下：
获取直升机在第n个仿真步长开始时的飞行状态参数：第n-1个仿真步长结束后的直升机当前总重
Figure 439770DEST_PATH_IMAGE016
、直升机当前飞行速度
Figure DEST_PATH_IMAGE017
、直升机当前高度
Figure 527855DEST_PATH_IMAGE018
和直升机当前剩余燃油总量
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；将获取的飞行状态参数参数代入与飞行阶段对应的油耗模型，进行第n个仿真步长内的耗油率
Figure 796025DEST_PATH_IMAGE020
的计算；然后通过
Figure DEST_PATH_IMAGE021
计算第n个仿真步长内的燃油消耗量
Figure 850569DEST_PATH_IMAGE022
；
第n+1个仿真步长内的耗油率
Figure DEST_PATH_IMAGE023
的计算过程如下：
获取直升机在第n个仿真步长结束后的飞行状态参数，其中直升机当前飞行速度
Figure 545992DEST_PATH_IMAGE024
和直升机当前高度
Figure DEST_PATH_IMAGE025
的值依据仿真设定；直升机当前总重
Figure 849935DEST_PATH_IMAGE026
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
，式中，P为直升机任务载荷和机上人员重量的变化量；直升机当前剩余燃油总量
Figure 921796DEST_PATH_IMAGE028
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
；将获取的参数代入与飞行阶段对应的油耗模型，进行第n+1个仿真步长内的耗油率
Figure 830846DEST_PATH_IMAGE030
的计算；然后通过
Figure DEST_PATH_IMAGE031
计算第n+1个仿真步长内的燃油消耗量
Figure 493909DEST_PATH_IMAGE032
；
以此类推，计算出仿真过程中每个仿真步长内直升机的耗油率和燃油消耗量。
本发明的有益效果：
1）本发明的模型构建过程所需的基础数据来源于各型直升机的飞行手册，数据真实可靠；
2）与其它油耗模型构建方法相比，本发明的油耗模型构建过程所需的基础数据量小，极大减小了模型构建过程的数据采集成本；
3）本发明构建的模型综合考虑了直升机执行海上搜救任务过程中不同飞行阶段下直升机总重、速度、高度等主要因素对燃油消耗的影响，确保了燃油消耗计算结果的可靠性；
4）与其它油耗模型相比，本发明构建的油耗模型计算量小，可以极大提高海上搜救任务仿真的运行效率。
附图说明
图1是本发明实施例的油耗模型建模流程；
图2是本发明实施例的巡航阶段油耗数据采集与拟合结果；
图3是本发明实施例的悬停阶段油耗数据采集与拟合结果；
图4是本发明实施例的爬升阶段油耗数据采集与拟合结果；
图5是本发明实施例的海上搜救任务仿真中油耗模型仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步描述本发明，本实施例以S76C++型直升机为例。应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图 1所示，本实施例的面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法包括如下步骤：
S1：任务流程划分与飞行阶段定义
假定在海上搜救任务仿真过程中，直升机不进行机动飞行，则依据实际救援任务特点，直升机执行海上搜救任务的典型流程可以简化为起飞、爬升、前往目标点、搜索、救援、返航、降落等几个典型飞行过程。一般而言，直升机前往目标点、搜索、返航等飞行过程均为定高巡航飞行，而救援阶段一般为垂直起降过程，可以视为若干悬停过程的叠加。因此，可以将直升机执行海上搜救任务过程中的飞行阶段定义为巡航阶段、悬停阶段、爬升阶段三类。
在不同的飞行阶段中，直升机的耗油率及其影响因素明显不同，下面针对不同的飞行阶段分别构建油耗模型，进行耗油率计算。
S2. 构建巡航阶段油耗模型
依据飞行手册提供的巡航阶段油耗曲线图，如图2所示，直升机在巡航阶段的耗油率与飞行高度、速度、总重、环境温度等均存在一定的关系。在海上搜救任务仿真过程中，假定环境条件均近似为标准大气条件（ISA），无极端高温和低温等情况出现。另外，直升机执行海上搜救任务时，其巡航高度一般有明确的规定（900米左右）。综上，可以认为在海上搜救任务仿真中，直升机巡航阶段的耗油率是直升机巡航飞行速度与总重的函数：
Figure DEST_PATH_IMAGE033
（1）
式中，
Figure 753989DEST_PATH_IMAGE003
为巡航阶段耗油率，即巡航阶段单位时间燃油消耗量，单位为磅/小时（lb/h）；V为直升机巡航飞行速度，单位为节（kts，即海里/小时）；G为直升机总重，单位为千磅（1000lb）。
依据飞行手册的说明，当直升机单发功率百分比低于一定值时，引气活门打开会导致耗油量规律发生变化，因此不便从油耗曲线图中直接读出耗油率数据。本实施例引入直升机单发功率百分比参数，通过建立耗油率与直升机单发功率百分比的分段线性函数关系，以及直升机单发功率百分比与飞行速度、总重的函数关系，构建巡航阶段油耗模型如下：
Figure 567224DEST_PATH_IMAGE001
（2）
Figure 861939DEST_PATH_IMAGE002
（3）
式中，T为直升机单发功率百分比；T 0为引气活门打开时的直升机单发功率百分比；a 1、a 2、b 1、b 2为常量；
Figure 102427DEST_PATH_IMAGE002
表示T是V和G的函数。
依据飞行手册，读取3000英尺标准大气条件下直升机定高巡航阶段不同直升机总重G和不同巡航飞行速度V对应的直升机单发功率百分比T的数据，通过二次多项式曲面拟合，如图2所示，得到S76C++型直升机在该条件下直升机单发功率百分比与总重、巡航飞行速度之间的关系为：
Figure 849804DEST_PATH_IMAGE034
（4）
依据飞行手册，读取该条件下直升机耗油率
Figure 529047DEST_PATH_IMAGE009
与直升机单发功率百分比T的对应数据，通过分段线性拟合，如图2所示，得到S76C++型直升机在该条件下耗油率与直升机单发功率百分比之间的关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
（5）
综上，在仿真过程中，将直升机当前总重G和当前巡航飞行速度V代入式（4）和（5），可以计算出S76C++型直升机在3000英尺标准大气条件下当前飞行状态时巡航阶段的耗油率
Figure 412689DEST_PATH_IMAGE008
。例如，若直升机当前总重为9000磅，以120节的速度巡航飞行，代入式（4）可计算出当前状态下直升机单发功率百分比为45.38504%，再将直升机单发功率百分比值代入式（5）可计算出当前状态下直升机的耗油率为544.4529磅/小时。
S3. 构建悬停阶段油耗模型
依据飞行手册提供的悬停阶段油耗曲线图，如图3所示，悬停阶段直升机耗油率受悬停高度、直升机总重、环境温度等的影响，还可能受到地面效应的影响。根据实际救援过程特点，直升机在起飞阶段需要在距地面5英尺轮高处悬停，将发动机扭矩增加到一定值后方可起飞，而直升机仅在这段时间内受地面效应的影响，这段时间持续较短，耗油量较少，因此在悬停阶段油耗模型建立过程中不予考虑。另外，在悬停阶段油耗模型建立过程中，同样给定步骤S2中的标准大气条件假设。综上，可以认为在海上搜救任务仿真中，直升机悬停阶段的耗油率是无地效影响的，是直升机悬停高度与直升机总重的函数：
Figure 886396DEST_PATH_IMAGE004
（6）
式中，
Figure 58751DEST_PATH_IMAGE005
为悬停阶段耗油率，即悬停阶段单位时间燃油消耗量，单位为磅/小时（lb/h）；H为直升机悬停高度，单位为千英尺（1000ft）。
在实际海上搜救任务中，直升机悬停高度一般不会超过6000英尺（约1800米）。因此，依据飞行手册，读取0英尺、3000英尺、6000英尺三个悬停高度H下直升机总重G与耗油率
Figure 276106DEST_PATH_IMAGE005
的对应数据，通过二次多项式曲面拟合，如图3所示，得到S76C++型直升机在该条件下耗油率与直升机总重、悬停高度之间的关系为：
Figure 483096DEST_PATH_IMAGE036
（7）
综上，在仿真过程中，将直升机当前总重G和悬停高度H代入式（7），可以计算出S76C++型直升机在标准大气条件下当前悬停状态时的耗油率
Figure 862125DEST_PATH_IMAGE005
。例如，若直升机当前总重为9000磅，在距地面5米（16.4042英尺）的高度悬停，准备进行索降救援，代入式（7）可计算出当前状态下直升机的耗油率为679.9037磅/小时。
S4. 构建爬升阶段油耗模型
依据飞行手册提供的爬升阶段油耗曲线图，如图4所示，可以看出爬升阶段直升机耗油率与直升机总重、目标爬升高度、环境温度等相关。基于步骤S2中的标准大气条件假设，可以认为在海上搜救任务仿真中，直升机爬升阶段耗油率是直升机总重和目标爬升高度的函数：
Figure 584093DEST_PATH_IMAGE006
（8）
式中，
Figure 542822DEST_PATH_IMAGE007
为爬升阶段耗油率，即爬升阶段单位时间燃油消耗量，单位为磅/小时（lb/h）；H T 为直升机目标爬升高度，单位为千英尺（1000ft）。
依据飞行手册，如图4中箭头所示，爬升阶段油耗的读取方法为：根据爬升阶段直升机总重和目标爬升高度，从左边第一张曲线图中读出对应的横轴X值，即指示空速KIAS（单位为节，kts），然后根据KIAS值和当前温度，从左边下方三张曲线图中读出爬升总时间、爬升总油耗和爬升距离。由于空速KIAS值并非从零开始线性变化，且KIAS值仅作为中间参数出现，与爬升阶段油耗模型构建无关。所以爬升阶段油耗模型引入无量纲参数X，其仅代表横轴坐标格数，通过建立X与爬升阶段直升机总重和目标爬升高度的函数关系，以及爬升总时间、爬升总油耗与X的函数关系，构建爬升阶段油耗模型。
依据飞行手册，从左边第一张曲线图中，分别读取爬升阶段不同直升机总重G和不同目标爬升高度H T 时的X的值，通过二次多项式曲面拟合，如图 4右边第一个拟合结果图所示，得到X与直升机总重、目标爬升高度之间的关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
（9）
从图4左边第二个曲线图中，读取不同X值对应的爬升总时间t的数据，通过二次多项式拟合，得到爬升总时间t与X之间的关系为：
Figure 401056DEST_PATH_IMAGE038
（10）
式中，爬升总时间t的单位为小时（h）。
从图4左边第三个曲线图中，读取不同X值对应的爬升总油耗M的数据，通过二次多项式拟合，得到爬升总油耗与X之间的关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
（11）
式中，M为爬升阶段总油耗，单位为磅（lb）。
可以假设，若直升机总重不变，则直升机爬升阶段近似为耗油率恒定阶段，耗油率计算方法为
Figure 13303DEST_PATH_IMAGE040
。
综上，在仿真过程中，将直升机当前总重G和目标爬升高度H T 代入式（9），计算X值，再代入式（10）、（11），分别计算S76C++型直升机在标准大气条件下当前状态爬升总用时t与爬升总油耗M，通过
Figure 160251DEST_PATH_IMAGE040
，可近似计算直升机当前飞行状态下爬升阶段的耗油率
Figure 719408DEST_PATH_IMAGE007
。例如，若当前直升机总重为9000磅，在起飞后要爬升至巡航高度900米（3000英尺）处，代入式（9）可以计算出X为3.30528，再代入式（10）、（11）可分别计算出爬升总时间为0.02445小时，爬升总油耗为17.95760磅，从而得到当前状态下爬升阶段直升机耗油率为734.46217磅/小时。
S5. 计算仿真过程中耗油率
在海上搜救任务仿真过程中，计算直升机燃油消耗量的方法通常为：
Figure DEST_PATH_IMAGE041
（12）
式中，
Figure 432149DEST_PATH_IMAGE042
为仿真过程中的燃油消耗量；F为单位时间燃油消耗量，即耗油率。
通过上述分析可知，在整个仿真过程中，耗油率会随直升机飞行的阶段不同、当前飞行状态不同而变化。因此在计算燃油消耗量时，应当依据仿真中直升机执行海上搜救任务所处的不同飞行阶段，选择不同的油耗模型，再获取仿真过程中直升机的当前飞行状态参数，代入各油耗模型进行耗油率计算，通过对时间的积分，求得仿真过程中的燃油消耗量。
在实际仿真过程中，通常的做法是，定义仿真步长为
Figure 621822DEST_PATH_IMAGE010
，当
Figure 318383DEST_PATH_IMAGE010
足够小时（在任务级仿真中满足不小于30帧每秒的推演需求时，则
Figure 415652DEST_PATH_IMAGE010
不大于0.03秒），假定在单个仿真步长
Figure 186162DEST_PATH_IMAGE011
内，直升机的耗油率不发生变化，燃油消耗量
Figure 609053DEST_PATH_IMAGE012
的计算方法可以转化为：
Figure 730593DEST_PATH_IMAGE013
（13）
式中，k表示至t时刻为止共进行了k步仿真；
Figure 365973DEST_PATH_IMAGE014
为第n个仿真步长内的燃油消耗量；
Figure 318886DEST_PATH_IMAGE015
为第n个仿真步长内的耗油率。下面说明
Figure 850361DEST_PATH_IMAGE015
及
Figure 255935DEST_PATH_IMAGE023
的计算方法：
第n个仿真步长内的耗油率
Figure 163848DEST_PATH_IMAGE015
的计算过程如下：
获取直升机在第n个仿真步长开始时的飞行状态参数：第n-1个仿真步长结束后的直升机当前总重
Figure 705688DEST_PATH_IMAGE016
、直升机当前飞行速度
Figure 470381DEST_PATH_IMAGE017
、直升机当前高度
Figure 300934DEST_PATH_IMAGE018
和直升机当前剩余燃油总量
Figure 537837DEST_PATH_IMAGE019
；将获取的飞行状态参数参数代入与飞行阶段对应的油耗模型，进行第n个仿真步长内的耗油率
Figure 403025DEST_PATH_IMAGE020
的计算；然后通过
Figure 73041DEST_PATH_IMAGE021
计算第n个仿真步长内的燃油消耗量
Figure 453207DEST_PATH_IMAGE022
。
第n+1个仿真步长内的耗油率
Figure 437343DEST_PATH_IMAGE023
的计算过程如下：
获取直升机在第n个仿真步长结束后的飞行状态参数，其中直升机当前飞行速度
Figure 219354DEST_PATH_IMAGE024
和直升机当前高度
Figure 60271DEST_PATH_IMAGE025
的值依据仿真设定。直升机当前总重
Figure 865416DEST_PATH_IMAGE026
为：
Figure 715561DEST_PATH_IMAGE027
，式中，P为直升机任务载荷和机上人员重量的变化量。直升机当前剩余燃油总量
Figure 86499DEST_PATH_IMAGE028
为：
Figure 301580DEST_PATH_IMAGE029
；将获取的参数代入与飞行阶段对应的油耗模型，进行第n+1个仿真步长内的耗油率
Figure 390759DEST_PATH_IMAGE030
的计算；然后通过
Figure 982277DEST_PATH_IMAGE031
计算第n+1个仿真步长内的燃油消耗量
Figure 473301DEST_PATH_IMAGE032
。
以此类推，可以计算出仿真过程中每个仿真步长内直升机的耗油率和燃油消耗量，图5为某次海上搜救任务仿真中本发明的油耗模型仿真结果。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种面向海上搜救任务仿真的直升机油耗模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 根据直升机执行海上搜救任务的流程，将直升机执行海上搜救任务过程中的飞行阶段定义为巡航阶段、悬停阶段和爬升阶段；
S2. 构建巡航阶段油耗模型如下：
Figure 340208DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 112992DEST_PATH_IMAGE002
（2）
式中，
Figure 122537DEST_PATH_IMAGE003
为巡航阶段耗油率；V为巡航飞行速度；G为直升机总重；T为直升机单发功率百分比；T 0为引气活门打开时的直升机单发功率百分比；a 1、a 2、b 1、b 2为常量；
Figure 562745DEST_PATH_IMAGE002
表示T是V和G的函数；
S3：假设直升机悬停阶段的耗油率无地效影响，构建悬停阶段油耗模型如下：
Figure 632332DEST_PATH_IMAGE004
（3）
式中，
Figure 157992DEST_PATH_IMAGE005
为悬停阶段耗油率；H为悬停高度；
S4: 构建爬升阶段油耗模型如下：
Figure 767965DEST_PATH_IMAGE006
（4）
式中，
Figure 363DEST_PATH_IMAGE007
为爬升阶段耗油率；H T 为直升机目标爬升高度；
S5：依据仿真过程中直升机执行海上搜救任务所处的不同飞行阶段，从步骤S2-S4中构建的巡航阶段油耗模型、悬停阶段油耗模型和爬升阶段油耗模型中选择对应的油耗模型，进行耗油率计算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体过程如下：
S21：依据飞行手册，读取巡航阶段不同的直升机总重G和不同的巡航飞行速度V对应的直升机单发功率百分比T的数据，并读取巡航阶段不同的直升机单发功率百分比T对应的巡航阶段耗油率
Figure 568747DEST_PATH_IMAGE008
的数据；
S22：利用二次多项式曲面拟合方式，建立巡航阶段直升机单发功率百分比T与直升机总重G和巡航飞行速度V的函数关系；
S23：利用分段线性拟合方式，建立巡航阶段耗油率
Figure 50544DEST_PATH_IMAGE009
与直升机单发功率百分比T的函数关系；
S24：将当前直升机总重G和当前巡航飞行速度V代入步骤S22和S23中建立的函数关系，计算出当前飞行状态下巡航阶段耗油率
Figure 667470DEST_PATH_IMAGE003
。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体过程如下：
S31：依据飞行手册，分别读取悬停阶段不同的悬停高度H下不同的直升机总重G时悬停阶段耗油率
Figure 816692DEST_PATH_IMAGE005
的数据；
S32：利用二次多项式曲面拟合方式，建立悬停阶段耗油率
Figure 493661DEST_PATH_IMAGE005
与直升机总重G、悬停高度H的函数关系；
S33：将当前直升机总重G和当前悬停高度H代入步骤S32中建立的函数关系，计算出当前飞行状态下悬停阶段耗油率
Figure 728333DEST_PATH_IMAGE005
。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4具体过程如下：
S41：依据飞行手册，分别读取爬升阶段不同的直升机总重G和不同的直升机目标爬升高度H T 时的横轴坐标值，并读取给定温度下不同横轴坐标值时的爬升阶段油耗率
Figure 680109DEST_PATH_IMAGE007
和爬升总时间t；
S42：以横轴坐标值为中间变量，利用二次多项式曲面拟合方式，建立横轴坐标值与直升机总重G、直升机目标爬升高度H T 的函数关系；
S43：利用二次多项式拟合方式，建立爬升阶段油耗率
Figure 887099DEST_PATH_IMAGE007
与横轴坐标值的函数关系；
S44：利用二次多项式拟合方式，建立爬升总时间t与横轴坐标值的函数关系；
S45. 将当前直升机总重G和直升机目标爬升高度H T 代入步骤S42中建立的函数关系，计算横轴坐标值；再将计算出横轴坐标值的分别代入步骤S43和S44中建立的函数关系，计算当前飞行状态下的爬升总油耗M和爬升总时间t，通过M/t，计算直升机当前飞行状态下爬升阶段油耗率
Figure 797286DEST_PATH_IMAGE007
。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5具体过程如下：
定义仿真步长为
Figure 456938DEST_PATH_IMAGE010
，当
Figure 483843DEST_PATH_IMAGE010
足够小时，假定在单个仿真步长
Figure 76498DEST_PATH_IMAGE011
内，直升机的耗油率不发生变化，燃油消耗量
Figure 360849DEST_PATH_IMAGE012
的计算方法为：
Figure 304534DEST_PATH_IMAGE013
（5）
式中，k表示至t时刻为止共进行了k步仿真；
Figure 66954DEST_PATH_IMAGE014
为第n个仿真步长内的燃油消耗量；
Figure 45274DEST_PATH_IMAGE015
为第n个仿真步长内的耗油率；
第n个仿真步长内的耗油率
Figure 969368DEST_PATH_IMAGE015
的计算过程如下：
获取直升机在第n个仿真步长开始时的飞行状态参数：第n-1个仿真步长结束后的直升机当前总重
Figure 665928DEST_PATH_IMAGE016
、直升机当前飞行速度
Figure 966460DEST_PATH_IMAGE017
、直升机当前高度
Figure 64866DEST_PATH_IMAGE018
和直升机当前剩余燃油总量
Figure 956598DEST_PATH_IMAGE019
；将获取的飞行状态参数参数代入与飞行阶段对应的油耗模型，进行第n个仿真步长内的耗油率
Figure 78138DEST_PATH_IMAGE020
的计算；然后通过
Figure 244677DEST_PATH_IMAGE021
计算第n个仿真步长内的燃油消耗量
Figure 869694DEST_PATH_IMAGE022
；
第n+1个仿真步长内的耗油率
Figure 463486DEST_PATH_IMAGE023
的计算过程如下：
获取直升机在第n个仿真步长结束后的飞行状态参数，其中直升机当前飞行速度
Figure 806743DEST_PATH_IMAGE024
和直升机当前高度
Figure 776973DEST_PATH_IMAGE025
的值依据仿真设定；直升机当前总重
Figure 522075DEST_PATH_IMAGE026
为：
Figure 286769DEST_PATH_IMAGE027
，式中，P为直升机任务载荷和机上人员重量的变化量；直升机当前剩余燃油总量
Figure 914059DEST_PATH_IMAGE028
为：
Figure 360084DEST_PATH_IMAGE029
；将获取的参数代入与飞行阶段对应的油耗模型，进行第n+1个仿真步长内的耗油率
Figure 22009DEST_PATH_IMAGE030
的计算；然后通过
Figure 895287DEST_PATH_IMAGE031
计算第n+1个仿真步长内的燃油消耗量
Figure 275453DEST_PATH_IMAGE032
；
以此类推，计算出仿真过程中每个仿真步长内直升机的耗油率和燃油消耗量。
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