[發明專利]一種機場上空大氣溫度的預測方法

在審

• 申請號: 201710804701.4
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107742002A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 馬明明;雷杰;潘鵬飛;賈一哲;李飛行
• 申請（專利權）人: 中國飛行試驗研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明專利適用于對試驗機場上空大氣溫度的預測。

背景技術

試飛模式從“飛行-排故-飛行”轉型升級至“預測-飛行-比較”已是必然趨勢，后者強調試飛前對試飛任務的預測和預演，深入掌握試飛對象的特點和規律，發現并暴露問題，提升試飛前的準備質量和安全保障能力。試飛模式轉型升級的關鍵是掌握試飛對象參數的預測方法，建立預測模型。

大氣溫度是決定發動機、飛機試飛狀態的關鍵邊界條件。在試飛前，試驗點(高度、速度、飛機姿態、發動機狀態)已知的情況下，大氣溫度將成為制約發動機、飛機試飛狀態預測和確定的唯一關鍵因素。如果在試飛前已知試驗點上的大氣溫度，則可獲得發動機、飛機工作總溫，為試飛任務的有效規劃和制定、試飛結果的預測、性能修正和解算、試飛邊界的精細確定等掃清一大技術障礙。

已有的國際標準大氣規定的大氣溫度隨氣壓高度的變化關系簡單，未考慮不同地理區域、不同季節等特點，不適用于預測空中不同高度的大氣溫度。

發明內容

本發明專利的目的是：通過已有試飛數據挖掘，建立試驗機場上空大氣溫度的預測方法，為發動機、飛機試飛任務的有效規劃和制定、試飛結果的預測和演練、性能修正和解算、試飛邊界的精細確定等掃清技術障礙，為試飛模式的轉型升級奠定技術基礎。

本發明專利的技術方案是：

步驟1：試驗機場上空大氣溫度的計算。

根據飛機以往飛行過程中記錄的機載大氣總溫數據，計算試驗機場上空大氣溫度隨氣壓高度的變化情況。外界大氣溫度T_s的計算方法為：其中T_tb為機載大氣總溫，M_i為飛行馬赫數，γ為總溫傳感器恢復系數，取值為0.9975(大氣數據計算機解算T_s時也按該值計算)，T_s和T_tb的單位均為℃。從而獲得外界大氣溫度隨氣壓高度的變化結果。

所選取的試飛時間應涵蓋了全年集中飛行月份，所選取的溫度應涵蓋試驗機場的溫度范圍。

步驟2：試驗機場上空大氣溫度變化特點歸納分析。

分析機場上空大氣溫度隨氣壓高度的特點，并結合地面大氣溫度結果，獲得關聯于季節、地面大氣溫度結果的試驗機場上空大氣溫度特性。

步驟3：試驗機場上空大氣環境溫度預測方法。

根據大氣溫度隨氣壓高度的變化特性，按照機場大氣溫度及季節的不同，結合多年試驗機場地面大氣溫度特點，將特性轉化為大氣溫度隨季節、地面溫度變化的函數關系。從而在已知地面大氣溫度的情況下，獲得試驗機場上空大氣溫度的預測方法。

本發明專利的優點是：

通過試飛數據挖掘，確定機場上空的大氣溫度，與采用國際標準大氣的溫度隨高度變化規律確定大氣溫度方法相比，結果更加有效、可信、準確。該專利可應用至不同試驗機場上空大氣溫度的確定以及飛機和發動機試飛中大氣總溫的預測，為試飛轉型升級至“預測-飛行-比較”奠定技術基礎。

附圖說明

圖1利用機載大氣總溫數據計算的大氣溫度變化情況

圖2確定的試驗機場上空大氣溫度特性

圖3試驗機場多年的地面大氣溫度情況

具體實施方式

以閻良機場為例，對試驗機場上空大氣溫度預測步驟說明如下：

步驟1：閻良機場上空大氣溫度的計算。

利用某系列飛機多次飛行過程中記錄的機載大氣總溫數據，計算的外界大氣溫度隨氣壓高度的變化情況。附圖1為利用機載大氣總溫數據計算的大氣溫度變化情況。圖中“20101217-319m/-1℃”指2010年12月17日的飛行數據，當日機場場高319m，機場大氣溫度為-1℃。所選取的試飛時間涵蓋了全年集中飛行月份，所選取的溫度涵蓋了閻良機場的溫度范圍。

步驟2：閻良機場上空大氣溫度變化特點歸納分析。

歸納分析閻良機場上空大氣溫度具有以下特點：

(1)存在兩個轉折高度，1.5km～5.0km和11.0km～14.0km。當高度高于11.0km～14.0km時，外界大氣溫度基本保持不變，隨著機場溫度的升高，這一轉折高度逐漸增大；當高度介于1.5km～5.0km和11.0km～14.0km之間，隨著高度升高，外界大氣溫度逐漸降低明顯；當高度低于1.5km～5.0km時，隨著高度升高，外界大氣溫度逐漸降低，但降低速率較之1.5km～5.0km和11.0km～14.0km之間偏低一些；