[發(fā)明專利]飛機(jī)質(zhì)量變化的巡航階段燃油消耗預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910467584.6
• 申請(qǐng)日: 2019-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN110276479B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明;黃倩文;劉思涵;孔祥魯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種飛行質(zhì)量變化的巡航階段燃油消耗預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，考慮質(zhì)量變化及側(cè)風(fēng)的影響，構(gòu)建巡航階段燃油消耗模型；

步驟2，針對(duì)步驟1構(gòu)建的模型，建立目標(biāo)函數(shù)和約束條件；

步驟3，求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，得到各個(gè)質(zhì)量下最優(yōu)燃油里程以及所對(duì)應(yīng)的最佳巡航高度和最大巡航馬赫數(shù)；

所述步驟1中，構(gòu)建的巡航階段燃油消耗模型表示為：

其中，Q為小時(shí)燃油消耗量；N為發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；C_f1,C_f2分別為第一、二單位推力燃油消耗系數(shù)；V_TAS為飛行真空速；C_D0,C_D1分別為第一、第二阻力系數(shù)；ρ為海拔高度為H時(shí)的大氣壓力；S為航空器機(jī)翼面積；V為飛機(jī)相對(duì)速度；m_i-1為第i-1秒的飛機(jī)質(zhì)量；F_i-1為第i-1秒的燃油消耗量；g為飛機(jī)的重力加速度；C_fcr為巡航燃油修正系數(shù)；

所述步驟2中，建立的目標(biāo)函數(shù)是：

其中：

約束條件為：0.5≤M≤0.82

39t≤m≤77t

H＝{8100，8400，8900，9200，9500，9800，10100，10400，10700，11000，11300，11600，11900}

決策變量為：H^j，M^j

其中，H^j，M^j分別表示飛機(jī)質(zhì)量為j時(shí)對(duì)應(yīng)的飛行高度和馬赫數(shù)；

所述步驟3中，采用遺傳算法進(jìn)行求解，按照如下步驟求解對(duì)應(yīng)每個(gè)質(zhì)量j∈[39,77]的最優(yōu)解：

第一步，設(shè)置種群大小P、選擇概率G、交叉概率J、變異概率B以及最大迭代次數(shù)M；

第二步，對(duì)攜帶信息的染色體進(jìn)行編碼，即對(duì)各個(gè)質(zhì)量j下的飛行高度和馬赫數(shù)分別編碼為H^j，M^j；然后基于編碼產(chǎn)生相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)，表示為Random(H^j)和Random(M^j)，其中Random(H^j)∈[8100，8400，8900，9200，9500，9800，10100，10400，10700，11000，11300，11600，11900]，Random(M^j)∈[0.50,0.82]，間隔為0.01；

基于編碼產(chǎn)生相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)設(shè)置的種群大小P，生成P條染色體，其中各染色體中的基因均為隨機(jī)序列生成；

第三步，計(jì)算種群中個(gè)體的適應(yīng)度；

第四步，根據(jù)選擇概率G選取個(gè)體數(shù)；

第五步，將第四步所選擇的個(gè)體，兩兩進(jìn)行交叉互換基因，其中每個(gè)個(gè)體進(jìn)行交叉互換的概率取決于交叉概率J；

第六步：根據(jù)變異概率B，采用交換基因值的變異方法進(jìn)行基因變異，即隨機(jī)選擇一個(gè)染色體，將其對(duì)應(yīng)的基因進(jìn)行重新選擇；

第七步，以迭代次數(shù)作為終止條件，最終求得39到77噸質(zhì)量下的目標(biāo)函數(shù)值。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述第三步中，選取如下適應(yīng)度函數(shù)：

f(x)＝SR^j,j∈[39,77]

其中，燃油里程SR的表達(dá)式為：

其中，V_TAS為飛行真空速；Q為小時(shí)燃油消耗量。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述第四步中，選擇對(duì)象采用隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的方法，即每次按輪盤賭選擇機(jī)制選取一對(duì)個(gè)體，然后讓這兩個(gè)個(gè)體進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，根據(jù)前面適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算結(jié)果，使得適應(yīng)度高的個(gè)體被選中，如此反復(fù)，直到選滿(G×初始種群中個(gè)體數(shù))個(gè)為止，然后再?gòu)?fù)制(初始種群中個(gè)體數(shù)-G×初始種群中個(gè)體數(shù))個(gè)適應(yīng)度高的個(gè)體。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述第五步中，采用普通的單點(diǎn)式交叉運(yùn)算，即在飛行高度和馬赫數(shù)的隨機(jī)序列中，互換兩個(gè)父代染色體的基因。