[發明專利]一種基于線化增量方程的飛機飛行性能計算方法

有效

• 申請號: 202010439946.3
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111767610B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李銳;黃楚云;韓銳;閆林明;夏斌;馮宇鵬;李陽;李濤;陳斌
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙凱

1.一種基于線化增量方程的飛機飛行性能計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、非線性動力學方程線化

對非線性動力學方程進行線化處理獲得線性增量方程，對于解析形式描述的方程在基準狀態點進行泰勒級數展開，保留一階導數；對于采用離散數據形式描述的動力學方程，采用數值算法進行線化；通過線化增量方程進行動力學特性描述；

b、確定計算條件與輸出；

根據求解的飛行性能參數確定已知條件和未知量，并將已知量處理成增量形式以作為方程的輸入；

c、利用線化增量方程求解未知量；

利用線化增量方程進行代數運算，求解出未知量的增量，將增量疊加到基準量上獲得未知量全量；

d、性能特性參數求解

利用求解到的未知量全量結合已知條件進行性能參數求解；

所述步驟a中，非線性動力學方程線化具體是指在飛機飛行包線范圍內選擇不同高度和速度點作為線化基準狀態，使方程在基準點按平飛狀態配平然后進行線化或在包線內按等速壓線間隔對方程進行線化；選擇速度V和航跡傾斜角θ為狀態變量，則狀態向量x＝[V，θ]＝[x₁，x₂]，選擇飛行迎角α和發動機轉速n為控制變量，則控制向量u＝[α，n]＝[u₁，u₂]，平飛配平狀態下的狀態變量和控制變量為x₀＝[V₀，θ₀]和u₀＝[α₀，n₀]，獲得矩陣形式線化方程和燃油變化率方程；

其中：f_1V表示f₁對V在線化基準點處的一階偏導數，A為狀態矩陣，B為控制矩陣；

其中：q_h，V為q_h對V在線化基準點處的一階偏導數；

所述步驟d中，性能特性參數求解包括速度-高度范圍計算、爬升/下降率計算和巡航性能計算；

所述速度-高度范圍計算具體是指最大速點處飛機保持定速平飛，即ΔV＝0和Δθ＝0，則得到線化方程公式3；

確定方程中已知量；

Δn＝n_max-n₀ 公式4

Δθ＝θ-θ₀＝0 公式5

其中n_max是發動機最大轉速，n₀是線化方程的基準轉速；兩個方程兩個未知數，通過推導可得到ΔV和Δα的表達式；

則飛行速度V和迎角α分別通過公式8和公式9獲得；

V＝V₀+ΔV 公式8

α＝α₀+Δα 公式9

將所有高度的最大/小速度求解出后，即得飛機的高度-速度范圍；

所述爬升/下降率計算具體是指選取或插值獲得待求解速度V和高度h處的線化增量方程，確定方程中已知量；

ΔV＝V-V₀＝0 公式10

Δn＝n_max-n₀ 公式11

飛機保持穩定爬升時ΔV＝0和Δθ＝0，推導得到Δθ和Δα的表達式；

航跡傾斜角和爬升率通過公式14和公式15求解；

θ＝θ₀+Δθ 公式14

V_y＝V·sin(θ) 公式15

下降率計算，發動機轉速增量通過公式16求解；

Δn＝n_min-n₀ 公式16

通過公式17求解高度和速度下的燃油消耗率；

m＝(m)₀+Δ(m) 公式17；

所述巡航性能計算具體是指通過線化基準點中h₀、V₀與(m)₀的數據表，直接插值得到待求解h和V處的m，然后通過公式18和公式19計算獲得航時和航程；