亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        大型運輸機巡航航跡優(yōu)化方案建模與分析

        2012-03-03 06:17:54楊杰薛建平王發(fā)威郭創(chuàng)宋佳佳
        飛行力學(xué) 2012年4期
        關(guān)鍵詞:飛行高度航程馬赫數(shù)

        楊杰,薛建平,王發(fā)威,郭創(chuàng),宋佳佳

        (1.空軍工程大學(xué) 工程學(xué)院,陜西西安 710038;2.中國人民解放軍61541部隊,北京 100094)

        引言

        大型運輸機是空運軍事人員、散裝貨物、大型車輛等的重要工具,同時還是預(yù)警指揮機、加油機、電子戰(zhàn)飛機等特種作戰(zhàn)飛機的空中載機平臺[1]。航空運輸力量已經(jīng)成為決定戰(zhàn)爭勝負的重要因素之一[2],以大型運輸機為主體的空運工具已成為部隊戰(zhàn)略開進和快速部署的重要支柱,是戰(zhàn)略物資和武器裝備后勤供應(yīng)的關(guān)鍵手段。

        由于大型運輸機在巡航過程中消耗燃油較多,因此在巡航段進行航跡優(yōu)化時必須考慮飛機重量隨飛行時間減輕的影響[3-4]。同時,巡航高度選擇有兩種情況:一種是巡航高度不受約束,完全由性能優(yōu)化計算出與飛機重量對應(yīng)的最佳巡航高度;另一種是受航空交通管制等因素約束,飛機在固定高度層進行優(yōu)化[5-6]。運輸機巡航參數(shù)的選定,主要考慮節(jié)省燃油,縮短飛行時間,降低成本,以取得最大經(jīng)濟效益。

        民航飛機的FMC(飛行管理計算機)主要以燃油消耗最小或最小成本為性能指標進行巡航優(yōu)化,軍用飛機則會同時考慮以航時最長的性能指標進行優(yōu)化。對于巡航段來說,選用不同巡航類型設(shè)計性能指標的原理和優(yōu)化過程是基本一樣的。以最遠航程為性能指標的幾種典型巡航類型[7-9]有:馬赫數(shù)保持的巡航方式;飛行高度保持的最大航程巡航(MRC);飛行高度保持的遠程巡航(LRC)方式;馬赫數(shù)和飛行高度保持的巡航方式;發(fā)動機額定推力巡航方式;階梯爬升巡航方式。本文對巡航性能的影響因素進行了分析。

        1 馬赫數(shù)保持的巡航方式優(yōu)化

        由典型巡航類型可知,馬赫數(shù)保持的巡航方式能實現(xiàn)理論上的最遠航程。民航飛機較多采用的是馬赫數(shù)保持和飛行高度保持與階梯爬升相結(jié)合的方法進行巡航。由于高度和速度對巡航性能影響顯著,因此巡航段優(yōu)化的主要工作是找出最遠航程對應(yīng)的馬赫數(shù)和最佳巡航高度[10-11]。

        1.1 發(fā)動機燃油特性

        燃油里程(SR)表示為:

        式中,TAS為真空速;Q為小時耗油量。燃油里程取決于空氣動力特性、發(fā)動機性能、飛機重量和海平面聲速。燃油里程越大,則飛機的航程越大。

        圖1 某型發(fā)動機燃油消耗率曲線

        圖1為某型發(fā)動機燃油消耗率曲線。其中sfc表示每產(chǎn)生daN(10N)推力在1 h所消耗的燃油量,單位為(kg/daN)·h-1。

        1.2 馬赫數(shù)保持的巡航段優(yōu)化

        最大航程馬赫數(shù)和最佳巡航高度的優(yōu)化方法如下:

        (1)給定飛行高度H;(2)給定飛機重量W;(3)選取飛行馬赫數(shù);(4)計算需用推力F;(5)求出換算推力;(6)由燃油消耗率曲線求出燃油流量;(7)由真空速和燃油流量計算出燃油里程;(8)選取不同的馬赫數(shù),重復(fù)(2)~(7)過程,計算不同馬赫數(shù)下燃油里程和單位燃油消耗量;(9)選取不同高度,重復(fù)(2)~(8)過程,計算給定重量下不同高度的燃油里程和燃油消耗率,找出燃油里程最大點和燃油消耗率最小點對應(yīng)的馬赫數(shù)和最佳巡航高度,即在給定重量下的最大航程馬赫數(shù)和最佳高度;(10)選取不同的飛機重量,重復(fù)(2)~(9)過程,計算不同重量下的燃油里程、最大航程馬赫數(shù)和最佳高度。

        2 巡航性能計算

        圖2~圖5是某大型運輸機在巡航重量為54 t,巡航高度為11 km條件下各巡航性能參數(shù)隨馬赫數(shù)變化的相關(guān)曲線。

        圖2 燃油里程隨馬赫數(shù)變化曲線

        圖3 單位油耗隨馬赫數(shù)變化曲線

        圖4 推力隨馬赫數(shù)變化曲線

        圖5 升力系數(shù)隨馬赫數(shù)變化曲線

        由圖2可以得出,最遠航程時的燃油里程為0.182 km/kg,對應(yīng)的馬赫數(shù)為0.80。由圖3可以得出,最長航時的燃油消耗率為4 400 kg/h,對應(yīng)的馬赫數(shù)是0.74。由圖4和圖5可以看出,優(yōu)化出的馬赫數(shù)均滿足發(fā)動機限制和升力系數(shù)限制。

        選取不同的高度層重新進行計算,計算結(jié)果如表1所示。

        表1 不同高度下的仿真計算結(jié)果

        由表1得出在重量為54 t的情況下,飛機燃油里程最大的巡航高度為11 900 m,最大燃油里程為0.185 km/kg,最大航程馬赫數(shù)為0.80,飛機的升限高度在12 800 m左右,優(yōu)化出的參數(shù)滿足飛行限制條件。選取不同的重量重復(fù)計算,得到不同高度和速度下的最大燃油里程如表2所示。

        表2 不同重量下的最大燃油里程

        由表2可得,當(dāng)以航程最遠為指標進行性能優(yōu)化時,在一般重量范圍內(nèi)選取巡航馬赫數(shù)0.80是合適的。對表2采用曲線擬合法得到圖6所示的飛行高度隨飛機重量變化的重量-最佳巡航高度曲線。

        圖6 飛機重量-最佳巡航高度曲線

        由圖6可得,當(dāng)飛機當(dāng)前重量已知時,即可通過飛機重量-最佳巡航高度曲線圖查得當(dāng)前飛機的最佳巡航高度。飛行開始階段,飛機載滿燃油,最佳巡航高度較低,約9 800 m。隨著時間推移和燃油消耗,飛機重量變輕,最佳巡航高度上升,因此遠程巡航時需要階梯爬升以保證經(jīng)濟飛行。

        3 巡航性能影響因素分析

        3.1 溫度的影響

        由非標準大氣時的燃油里程公式可得:

        溫度對燃油里程和燃油流量的影響由x值確定,不同型號的發(fā)動機有不同的x值。當(dāng)溫度增加,真空速增大。

        3.2 風(fēng)的影響

        由地面燃油里程公式可得:

        對VTAS求偏導(dǎo)可得:

        由式(5)可知,燃油流量-速度曲線的斜率在順風(fēng)時變小,即順風(fēng)時要獲得最大航程需減小速度。

        3.3 發(fā)動機燃油特性影響

        對飛機來說,發(fā)動機燃油消耗率越小,燃油里程越大,航程越遠。

        3.4 飛機重量的影響

        圖7為不同重量下燃油里程隨馬赫數(shù)變化曲線。由圖可知,隨著飛機巡航重量的增大,最大燃油里程變小,航程變短,最佳巡航速度增大。

        圖7 不同飛機重量下的燃油里程-馬赫數(shù)曲線圖

        3.5 飛行高度的影響

        飛行高度越高,大氣密度越低,阻力越小,航程會隨著高度的增加而增大。但超過一定高度后燃油消耗率會增大,使燃油消耗量增加,航程減小。圖8為運輸機在54 t重量時,不同飛行高度下的燃油里程隨馬赫數(shù)變化曲線。

        圖8 不同飛行高度下的燃油里程-馬赫數(shù)曲線圖

        由圖8可知:當(dāng)巡航高度從9 200 m開始增大時,燃油里程也增大,最大燃油里程出現(xiàn)在11 900 m;當(dāng)高度繼續(xù)增大到12 200 m時,燃油里程反而減小,由表1可知,飛機的升限高度為12 670 m。由此可見,飛機的最佳巡航高度在略低于升限高度附近獲得。

        4 結(jié)束語

        本文計算了某大型運輸機在不同重量下的最佳巡航高度、最佳巡航速度、燃油消耗量、飛機需用推力等,這些結(jié)果除了作為巡航表的主要數(shù)據(jù)參數(shù)用來對飛行軌跡進行理論分析外,還可以與飛行仿真的自動油門、自動駕駛等模塊連接,實現(xiàn)對縱向飛行剖面的自動控制。

        [1] 臺風(fēng).中國引進大型運輸機的影響[J].艦載武器,2005,(1):82-84.

        [2] 謝鵬.大飛機項目潛行一年[J].商務(wù)周刊,2007,(5):38-40.

        [3] 金長江,范立欽.飛行動力學(xué)——飛機飛行性能計算[M].北京:國防工業(yè)出版社,1990.

        [4] 陳治懷.飛機性能工程[M].北京:北京民航出版社,1993.

        [5] Lan Moir,Allan Seabridge.Civil avionics systems[M].London:Professional Engineering Publishing Limited,2003.

        [6] [英]阿諾德·菲爾德.國際空中交通管制:世界空域管理[M].李春錦,譯.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1990.

        [7] Zwe-Lee Gaing.A particle swarm optimization approach for optimum design of PID controller in AVR system[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2004,19(2):384-391.

        [8] Lee H P,Leffer M F.Development of the L-1011 four-dimensional flight management system [R].NASA CR3700,1984.

        [9] Moor D A.The role of flightmanagement system in terminal airspace[R].SA800748,1980.

        [10]吳麗娜,王和平.基于改進遺傳算法的最快爬升航跡的優(yōu)化分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2009,9(10):2669-2673.

        [11]王江云,楊曉陽.民航飛行管理系統(tǒng)與仿真建模實現(xiàn)[J].飛行力學(xué),2008,26(4):81-84.

        猜你喜歡
        飛行高度航程馬赫數(shù)
        高馬赫數(shù)激波作用下單模界面的Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定性數(shù)值模擬
        爆炸與沖擊(2024年7期)2024-11-01 00:00:00
        殲-16挑戰(zhàn)更大航程
        一維非等熵可壓縮微極流體的低馬赫數(shù)極限
        飛行參數(shù)對六旋翼植保無人機霧滴在荔枝樹冠層沉積分布的影響
        載荷分布對可控擴散葉型性能的影響
        西進執(zhí)教 一段人生的奇異航程
        海峽姐妹(2019年5期)2019-06-18 10:40:34
        簡析二次雷達高度信息與飛機實際高度的關(guān)系
        飛越北極的航程
        FAA頒新政使小型無人機飛行高度翻倍
        航空模型(2016年5期)2016-07-25 08:59:26
        人生航程 “漫”條“思”理
        航海(2016年2期)2016-05-19 03:57:11
        精品国产v无码大片在线观看| 国产成人一区二区三区乱| 国产裸体美女永久免费无遮挡| 无码人妻精一区二区三区| 97福利视频| 日本高清一区二区三区不卡| 99噜噜噜在线播放| 男同gay毛片免费可播放| 视频一区精品自拍| 成人性生交大片免费看激情玛丽莎| 四虎永久在线精品免费网址| 成人欧美一区二区三区的电影| 色综合久久加勒比高清88| 美女狂喷白浆网站视频在线观看| 精品香蕉99久久久久网站| 欧产日产国产精品精品| 蜜桃在线播放免费一区二区三区 | 国产熟妇搡bbbb搡bbbb搡| 中文字幕人妻系列一区尤物视频| 人妻经典中文字幕av| 中文字幕在线日亚洲9| 黄色资源在线观看| 亚州韩国日本区一区二区片| 日本精品视频免费观看| 亚洲国产中文字幕一区| 亚洲a∨无码男人的天堂| 成人欧美一区二区三区白人| 日本最新在线一区二区| 性色视频加勒比在线观看| a级毛片成人网站免费看| 高清不卡一区二区三区| 91日韩高清在线观看播放| 亚洲国产精品色一区二区| 亚洲乱码中文在线观看| 射死你天天日| 91综合久久婷婷久久| 亚洲国产av一区二区三区| 亚洲国产午夜精品理论片在线播放 | 夜夜高潮夜夜爽国产伦精品| 无码国产精品一区二区免费16| 玩弄极品少妇被弄到高潮|