一种四发螺旋桨飞机续航性能计算方法技术

本发明专利技术属于航空中型飞机设计领域，涉及到四发螺旋桨飞机性能计算，具体涉及到一种四发螺旋桨飞机续航性能计算分析和优化的确定方法。通过先确定涡轮螺旋桨动力装置的组合特性和对飞机气动特性影响，通过数值迭代，得到飞机巡航时的耗油率，进而依据试飞验证，得到准确真实的续航性能参数。该计算方法直观、简单，便于飞机设计人员掌握，有利于飞机用户手册的编写。同时，对试飞验证具有重要指导意义，可节约试飞架次，缩短试飞周期，节省大量试飞经费。本方法考虑全面，通用性强，具有广泛应用价值，适用于四发螺旋桨类中、大型客机，运输机及相关平台飞机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空中型飞机设计领域，涉及到四发螺旋桨飞机性能计算，具体涉及到一种四发螺旋桨飞机续航性能计算分析和优化的确定方法。
技术介绍
根据用户的使用需求和飞机航线飞行安全，执行航线飞行的飞机必须充分明确续航性能。准确可信的续航性能，既有利于制定航线规划，明确飞行高度、速度，保障航线飞行安全；又有利于提前制定航线，确定起飞限制重量和加载油量、备份油量，提高飞机的经济性，增加航空公司的经济效益。目前通用的飞机续航性能计算方法获得的四发螺旋桨飞机续航性能数据存在较大偏差。由于技术封锁，从公开的渠道无法获取国外对四发螺旋桨飞机续航性能计算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，国内也未见相关的研究成果。本专利技术提出的计算方法已经在具体型号上得到了验证和应用。五、
技术实现思路
(一)本专利技术的目的是：提供一种四发螺旋桨续航能力计算方法，解决目前四发螺旋桨飞机续航性能计算与实际航线飞行能力偏差大的问题，大大提高续航性能计算的准确度。(二)本专利技术的技术方案是：一种四发螺旋桨飞机续航性能计算方法，主要针对四发涡轮发动机和螺旋桨特点，确定四发螺旋桨飞机动力装置组合特性，并考虑螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响，根据飞机气动特性参数、重量特征参数，通过建模、调整和迭代计算获取所需的飞机续航性能，再依据试飞结果对续航性能进行验证，得到更准确的续航性能参数，具体包括以下步骤：第一步，确定四发螺旋桨飞机动力装置组合特性：通过发动机的高度-速度特性确定不同高度、速度及温度组合条件下的发动机功率和耗油率特性数据，考虑螺旋桨效率和发动机安装修正系数，确定发动机的可用拉力谱P可用＝nP(h，v，T，A)η和对应耗油率谱qNh＝nq(h，v，T)。第二步，确定螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响：通过风洞试验获得飞机不同姿态下螺旋桨滑流强度B。螺旋桨滑流对飞机气动特性影响，主要体现在升力系数增量ΔCL＝f(B，α)和阻力系数增量ΔCD＝f(B，α)。第三步，确定续航性能参数：根据飞机气动特性参数、重量特征参数，按照常规方法确定巡航过程中任意巡航高度、速度下的需用拉力P需用＝f(h，v，CL，ΔCL，CD，ΔCD，G)。第四步，由P需用＝P可用确定飞机小时耗油率和公里耗油率，按照可用总油量G可用油获得巡航时间和巡航距离，计入爬升段和下降段可获取航线飞行全程续航时间和续航距离。其中：P可用—可用拉力；P需用—需用拉力；h—飞行高度；v—飞行速度；α—飞行迎角；T—大气温度；A—发动机油门状态；η—动力装置组合效率(含螺旋桨效率和动力安装修正系数)；qNh—发动机耗油率；B—螺旋桨滑流强度；CL/CD—升力/阻力系数；ΔCL/ΔCD—螺旋桨滑流引起的升力/阻力系数增量；G—飞行重量；G可用油—巡航可用总油量。第五步，通过试飞验证续航性能：通过不同高度、速度、温度组合条件获得飞机的小时耗油率和公里耗油率，确定航程和航时；依据试飞结果，确定动力装置组合特性的误差和滑流对气动参数影响的误差，进而得到准确的续航性能。(三)本专利技术的优点是：本专利技术通过先确定涡轮螺旋桨动力装置的组合特性和对飞机气动特性影响，得到飞机巡航时的耗油率，进而依据试飞验证，得到准确真实的续航性能参数。动力装置组合特性和对滑流飞机气动特性影响，直接影响四发螺旋桨飞机续航性能的准确性和真实性。该计算方法直观、简单，便于飞机设计人员掌握，有利于飞机用户手册的编写。同时，对试飞验证具有重要指导意义，可节约试飞架次，缩短试飞周期，节省大量试飞经费。本方法考虑全面，通用性强，具有广泛应用价值，适用于四发螺旋桨类中、大型客机，运输机及相关平台飞机。附图说明图1为四发螺旋桨飞机续航性能计算流程框图。图2为螺旋桨滑流引起飞机升力系数增量，图3螺旋桨滑流引起飞机阻力系数增量。图4为试飞获得的飞机耗油率曲线。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。一种四发螺旋桨续航能力计算方法，主要针对四发涡轮发动机和螺旋桨特点，确定四发螺旋桨飞机动力装置组合特性，并考虑螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响，根据飞机气动特性参数、重量特征参数，获取所需的飞机续航性能。飞机续航性能包括飞机爬升、巡航和下降三个阶段，因巡航阶段所占比重最大，以巡航性能为例描述具体实施，爬升、下降阶段按照同样计算方法以有利速度确定相应的飞行水平距离、时间和耗油量。第一步，确定四发螺旋桨飞机动力装置组合特性：通过高空台架试验得到发动机的高度-速度特性，确定不同高度、速度及温度等组合条件下的发动机功率和耗油率特性数据，同时考虑螺旋桨效率和发动机安装修正系数，确定发动机的可用拉力谱P可用＝nP(h，v，T，α)η和对应耗油率谱qNh＝nq(h，v，T)。第二步，确定螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响：通过风洞试验获得飞机不同姿态、不同马赫数下的螺旋桨滑流强度B，确定螺旋桨滑流对飞机气动特性影响，主要体现在升力系数增量ΔCL＝f(B，α)和阻力系数增量ΔCD＝f(B，α)。第三步，根据飞机气动特性参数、重量特征参数，按照常规方法确定巡航过程中任意巡航高度、速度下的需用拉力P需用＝f(h，v，CL，ΔCL，CD，ΔCD，G)。第四步，由P需用＝P可用，按照发动机可用拉力谱和耗油率谱获得发动机平衡油门角度、飞机小时耗油量和公里耗油量，根据可用总油量G可用油获得巡航时间和巡航距离，计入爬升段和下降段可获取航线飞行全程续航时间和续航距离。其中：P可用—可用拉力；P需用—需用拉力；h—飞行高度；v—飞行速度；α—飞行迎角；T—大气温度；A—发动机油门状态；η—动力装置组合效率(含螺旋桨效率和动力安装修正系数)；qNh—发动机耗油率；B—螺旋桨滑流强度；CL/CD—升力/阻力系数；ΔCL/ΔCD—螺旋桨滑流引起的升力/阻力系数增量；G—飞行重量；G可用油—巡航可用总油量。第五步，通过试飞验证续航性能：通过不同高度、速度、温度组合条件获得飞机的小时耗油率和公里耗油率综合曲线，确定最大航程和航时；依据试飞结果，对续航性能计算结果进行修正。四发螺旋桨飞机典型巡航高度一般为6km～9km之间，典型巡航速度一般为真速450km/h～550km/h，试飞验证分别在不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四发螺旋桨飞机续航性能计算方法，其特征是，具体包括以下步骤：第一步，确定四发螺旋桨飞机动力装置组合特性：通过发动机的高度‑速度特性确定不同高度、速度及温度组合条件下的发动机功率和耗油率特性数据，考虑螺旋桨效率和发动机安装修正系数，确定发动机的可用拉力谱P可用＝nP(h，v，T，A)η和对应耗油率谱qNh＝nq(h，v，T)；第二步，确定螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响：通过风洞试验获得飞机不同姿态下螺旋桨滑流强度B；螺旋桨滑流对飞机气动特性影响，主要体现在升力系数增量ΔCL＝f(B，α)和阻力系数增量ΔCD＝f(B，α)；第三步，确定续航性能参数：根据飞机气动特性参数、重量特征参数，按照常规方法确定巡航过程中任意巡航高度、速度下的需用拉力P需用＝f(h，v，CL，ΔCL，CD，ΔCD，G)；第四步，由P需用＝P可用确定飞机小时耗油率和公里耗油率，按照可用总油量G可用油获得巡航时间和巡航距离，计入爬升段和下降段可获取航线飞行全程续航时间和续航距离；其中：P可用—可用拉力；P需用—需用拉力；h—飞行高度；v—飞行速度；α—飞行迎角；T—大气温度；A—发动机油门状态；η—动力装置组合效率，含螺旋桨效率和动力安装修正系数；qNh—发动机耗油率；B—螺旋桨滑流强度；CL/CD—升力/阻力系数；ΔCL/ΔCD—螺旋桨滑流引起的升力/阻力系数增量；G—飞行重量；G可用油—巡航可用总油量；第五步，通过试飞验证续航性能：通过不同高度、速度、温度组合条件获得飞机的小时耗油率和公里耗油率，确定航程和航时；依据试飞结果，确定动力装置组合特性的误差和滑流对气动参数影响的误差，进而得到准确的续航性能。...

【技术特征摘要】
1.一种四发螺旋桨飞机续航性能计算方法，其特征是，具体包括以下步骤：
第一步，确定四发螺旋桨飞机动力装置组合特性：通过发动机的高度-速度特
性确定不同高度、速度及温度组合条件下的发动机功率和耗油率特性数据，考虑
螺旋桨效率和发动机安装修正系数，确定发动机的可用拉力谱P可用＝nP(h，v，T，
A)η和对应耗油率谱qNh＝nq(h，v，T)；
第二步，确定螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响：通过风洞试验获得飞机不
同姿态下螺旋桨滑流强度B；螺旋桨滑流对飞机气动特性影响，主要体现在升力
系数增量ΔCL＝f(B，α)和阻力系数增量ΔCD＝f(B，α)；
第三步，确定续航性能参数：根据飞机气动特性参数、重量特征参数，按照
常规方法确定巡航过程中任意巡航高度、速度下的需用拉力P需用＝f(h，v，CL，
ΔCL，CD，ΔCD，G)；
第四步，由P需用＝P可用确定飞机小时耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建平，马江，龚莎莎，吕莉莉，刘丽江，杜麦胜，毛纪峰，黄雷，王超，王卓，谢春立，刘帅，宁超，刘宁，吕宝军，冯虎祥，孟永良，张晓，
申请(专利权)人：陕西飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61