高马赫数飞机全剖面航程性能估算方法

文中将典型巡航型高马赫数飞机分为起飞滑跑阶段、加速爬升阶段、巡航飞行阶段、俯冲飞行阶段和滑翔返回阶段、降落滑跑阶段等若干阶段,在对不同阶段进行受力分析基础上,对各个阶段的航程性能估算方法和各阶段的质量变化处理方法进行了理论推导,形成了适用于高马赫数巡航飞机概念设计阶段的全剖面航程性能估算和质量处理方法。最后,通过具体算例分析,对一款巡航速度Ma3.5的高马赫数飞机性能进行了估算分析,验证了方法的有效性。     

关于减小油耗的飞机总体方案改进设计研究

油耗是衡量飞机经济性的最重要指标之一.根据Breguet航程公式分析降低飞机油耗的主要途径,并以某飞机的总体方案设计为工程背景,在总体布局变动不大的前提下,有针对性地研究巡航速度、巡航高度、机翼展弦比对飞机轮挡油耗与最大起飞重量的影响;根据研究结果对基本方案进行总体布局优化与方案衍变,分析方案衍变中轮挡油耗、使用空重以及最大起飞重量的变化情况.结果表明:在相同设计航程内,优化方案的轮挡油耗降低3.92％,最大起飞重量减少100 kg.     

基于飞机模型的性能计算与管理

针对大型飞机巡航段性能优化问题,文中以飞机模型和简化的飞机运动方程为基础,利用飞机的一些基本数据,首先计算出飞机的燃油里程,并在此基础上分别获得最大航程马赫数、远程巡航马赫数和经济巡航马赫数。最后建立了以巡航成本最小、燃油最省和续航时间最长为指标的优化性能数据库,并进行了仿真分析。     

大型运输机巡航航迹优化方案建模与分析

针对某大型运输机巡航段航迹优化问题,提出一种近似工程化的计算方法。分析了几种典型的巡航类型,并推导出精确的计算公式。对飞机气动参数和发动机特性进行了拟合建模,以燃油最省为性能指标,给出了在不同重量下的最佳巡航高度、最佳巡航速度、燃油消耗量、飞机需用推力等巡航表的主要参数,分析了巡航段的影响因素。研究结果表明,优化方案较好地降低了运输机燃油消耗和营运成本,增大了航程。     

螺旋桨飞机等高度飞行的航程与航时计算

研究了螺旋桨飞机等高度飞行时航程、航时的计算方法。当燃油消耗率的功率系数为常数时．运用解析法分别给出了求远航、久航性能时最佳巡航状态的计算方法．并给出了飞机采取等姿态或等速度飞行策略下的航程与航时计算方法。计算结果表明：为得到远航性能要求飞机采取变姿态、变速度飞行策略；为得到久航性能要求飞机采取等姿态、变速度的飞行策略。     

飞机最优巡航条件的确定

续航性能是飞机的主要战术技术指标之一。从飞机巡航段航程的基本公式出发，利用导数求极值的性质，推导出确定飞机巡航爬升和平流层内最佳巡航条件的方程，证明了最优巡航马赫数出现在飞机阻力增加区段，最优巡航高度存在于飞机阻力最小处。最后以某型飞机的巡航爬升条件和平流层平飞最优马赫数和高度的确定作为算例，说明用此方法确定飞机巡航条件，将使飞机获得最大航程。     

民用飞机巡航性能计算研究

针对民航飞机巡航性能优化问题,提出一种相对准确的工程化计算方法并给出了详细的计算步骤。以B737-800为参考机型,飞机的简化运动方程为基础,利用飞机制造厂商提供的原始数据,编程计算飞机的燃油里程,进而求得MRC速度、LRC速度、最佳飞行高度以及给定初始巡航质量和巡航高度情况下的航程和航时。利用波音公司的INFLT软件对计算结果进行了检验,燃油里程的相对误差最大不超过2%,说明了该计算方法的正确性。     

大型客机驾驶舱/客舱振动舒适性评估

通过某大型客机飞行测试，获得驾驶舱/客舱典型区域振动环境。根据ISO 2631-1:1997标准规定的频率计权加速度计算方法，对滑跑、起飞、爬升、巡航、下降、着陆和滑行等7种典型状态下，驾驶舱飞行员座椅和客舱前/中/后排座椅位置处的全身振动(WBV)加速度均方根值进行了计算与分析。依据标准中的计权加速度与舒适性等级对照关系，对各状态/各区域的人体振动舒适性进行了评估。结果表明，客舱在不同飞行状态不同区域的振动舒适性等级不同。从飞行阶段来看，在滑跑、爬升、巡航、下降和滑行阶段，所有舱位基本处于“没有不舒适”或“有点不舒适”等级，尤其是占据客机大部分飞行时间的巡航阶段，所有舱位都达到“没有不舒适”等级。但起飞和着陆阶段，所有舱位振动舒适性较差，驾驶舱和后排只得到了“非常不舒适”的评估等级；从舱位分布来看，中排区域的振动舒适性最佳，在大多飞机阶段都达到了“没有不舒适”或“有点不舒适”评估等级。前排区域舒适性也相对较好，只有在着陆阶段降为“不舒适”等级，而驾驶舱和后排相对较差，特别是驾驶舱在滑跑、起飞和着陆阶段，只得到“不舒适”或“非常不舒适”的评估等级。     

飞机空中加油任务剖面优化设计

介绍了某型飞机执行作战任务途中何时进行空中加油，并按照最大航程截击对飞机各个飞行任务段的飞行性能进行了计算，得出了最佳巡航速度，确定了最优的加油时机和加油量。计算过程中采用了遗传算法，考虑了爬升过程和巡航过程中飞机变质量的难点问题，提高了计算结果的可信度。     

民航客机最佳机翼面积的优化方法

分析了民航客机燃油效率的影响因素,将气动阻力进行分解,推导出了以巡航效率为优化目标的最佳机翼优化方法。算例表明,无论是在飞机的方案设计阶段,还是在详细设计阶段,方法都是适用的。方法不仅可用于最佳机翼面积的优化工作,在详细设计阶段,还可用于检验飞机的气动优化设计是否偏离飞机的优化目标,以及检验飞机的最佳巡航航程指标是否与最佳燃油效率匹配。     

无人机航程和航时的燃油灵敏度分析

研究了无人机航程和航时的燃油重量相对变化随巡航结束重量、平均升阻比和平均耗油率的变化关系。假定巡航结束重量、平均升阻比和平均耗油率为三个线性无关的变量,采用偏导数的方法推导了喷气式和活塞螺旋桨式无人机巡航燃油重量变化的小变化方程。采用了两个算例进行了无人机的航程和航时的燃油灵敏度分析,小变化方程的燃油重量相对变化计算结果和考虑变量耦合后的燃油重量相对变化计算结果吻合较好。研究结果表明所建立的无人机航程和航时的燃油灵敏度分析模型合理。     

基于经济性和环保性的下一代客机轨迹优化

针对提高民航客机飞行经济性和降低其对环境污染的问题,基于"下一代航空运输系统"的连续性飞行剖面,建立纵向飞行轨迹模型,综合经济性和环保性两类目标,对飞行轨迹进行了优化。以某型客机为例,优化目标分别为直接使用成本、总温室气体排放量以及两者组合的多目标,基于"下一代航空运输系统"的连续性飞行剖面,选用不同的航程进行了轨迹优化。结果表明,排放量受飞行高度的影响较大,而直接使用成本则对航时和油耗更为敏感。     

民用飞机辅助燃油箱系统燃油转输油出口位置研究

面对不同的市场需求,民用飞机通常在取得型号合格证之后,通过改装,形成公务机~([1])、遥感机、海监机等在内的特种飞机。大航程、长航时是众多特种飞机的重要特点。民用飞机通常在货舱内加装辅助燃油箱~([2-3])以增加额外的燃油存储空间,增加载油量,从而增大航程。然而辅助燃油箱内的燃油不直接供给发动机,需在巡航阶段将辅助燃油箱内的燃油转输至基本燃油箱内,通过基本燃油箱内供油系统供给发动机~([4-8])。转输动力可以来自转输泵或者闭式通气增压系统,即辅助燃油箱与基本燃油箱产生一定的压差,通过该压差将燃油转输到基本燃油箱内。然而不同的转输口位置,将会导致燃油转输的控制逻辑不同。基于某民用飞机的基本油箱构型,通过不同的转输口位置分析,给出较为合理的转输口位置。     

飞艇续航时间论证方法研究

由于飞艇续航时间受飞行速度、重力浮力配平方式、载油量变化、风场条件等多种因素的影响,飞机续航时间计算方法并不适用于飞艇,因此提出了一种新的基于试验设计和统计分析方法的飞艇续航时间论证方法。分析了工作高度的风场速度分布规律,分别给出完全靠发动机推力矢量平衡和完全靠动升力平衡两种不同情况下飞艇续航时间计算方法,以某大型对流层飞艇为研究对象,计算了初始方案在不同平均巡航速度、配平重量和配平方式下的平均燃油消耗率和最大续航时间,对经过减阻、减重、减少耗油率等技术改进后优化方案能达到的续航时间和概率进行了分析和论证。研究表明,某飞艇初始方案在使用区域风场条件下基本能满足留空时间72h的指标要求,经技术改进后,指标仍有较大的提升的空间。方法考虑了飞艇续航时间的多种影响因素、取值变化和交互影响,比较适宜在飞艇这类涉及重浮力配平和任务耗油率变化的浮空器上使用。     

燃油气液比对飞机吸力供油的影响研究

吸力供油是民用飞机燃油系统的基本功能,燃油气液状态是影响吸力供油能力的关键性因素。以某型飞机为例,通过严格的试验方法,对吸力供油能力进行了验证,并以试验数据为基础,对燃油气液比进行计算,分析了其产生的影响。研究结果可用于指导飞机燃油系统设计和发动机性能评定。     

民用飞机高置泄漏源排液设计与验证方法研究

民用飞机高置泄漏源排液属于特殊场景排液,常规的排液设计与验证方法无法满足特殊场景排液需求。总结了民用飞机特殊场景排液设计与验证流程,分析了高置泄漏源排液需求,选定了满足定向排液功能的排液导流槽作为高置泄漏源排液装置,梳理了常规排液设计要求和针对高置泄漏源的特殊排液设计要求,论证了排液导流槽设计方案及设计确认方法,并对排液导流槽排液试验验证方法进行了研究,从而完整论证了民用飞机高置泄漏源排液设计与验证方法,对特殊场景排液设计与验证具有一定的指导意义。     

民机复合材料油箱维护口盖研究

复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大,材料力学性能可设计等优点。复合材料油箱结构因制造性和维护性要求需要开维护孔,需要安装合适的油箱口盖结构。通过中央翼复合材料油箱口盖设计并开展制造工艺研究,对民用飞机复合材料油箱口盖结构设计提供技术支持。     

大型客机燃油重量特性仿真技术研究

基于虚拟飞行的大型客机特性评估,需要更加精准的燃油重量特性,而现有的燃油重量特性分析方法在计算速度和精度上已经无法满足需求,也没有系统的燃油重量特性仿真工具。针对这一问题,改进传统燃油切片法,提出一种基于数据库和耗油顺序的分析方法,分为油箱燃油重量特性数据库构建、燃油系统瞬时重量特性计算和燃油系统重量特性实时监控3个模块进行研究,并基于CATIA二次开发平台,VC++开发环境和Unity3D游戏引擎,开发了一套较系统的飞机燃油重量特性分析软件。选用双通道的A330-300客机作为算例,根据官方公布的数据,利用CATIA建立油箱组模型,作为仿真的原始输入,经过前处理、仿真和后处理3个步骤,对算法及软件的快速性和准确性进行了验证,也说明了发展燃油主动重心控制技术的必要性。     

小型电动无人机航程航时估算模型

小型电动无人机通常采用锂电池、无刷电机和螺旋桨组成能源动力系统,飞行过程中锂电池的实际工作电压发生变化,但飞机的总重量不变,其航程航时的估算方法与传统的燃油飞机有所不同。为了准确评估动力系统对飞机设计的影响,建立了以锂电池为动力的电动飞机推进系统模型,通过与实验数据比较,验证了各部分模型的准确性。利用该动力系统模型,对某款小型电动无人机进行了航程和航时估算,结果表明本文的建模方法准确有效,航程航时估算接近实验数据,可作为小型电动无人机设计的重要参考。