[發明專利]直升機旋翼系統的燃油消耗實時等效計算方法

有效

• 申請號: 202110974300.X
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113792250B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 馬科昌;陳麗君;劉鑫;王磊;龐麗萍
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司金城南京機電液壓工程研究中心
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 仉宇

1.直升機旋翼系統的燃油消耗實時等效計算方法，其特征在于：

步驟1、獲取旋翼輸出功率Preq和發動機燃油消耗率SFC；

維持直升機飛行狀態的旋翼輸出功率Preq為廢阻功率P_P，型阻功率P_Pr，爬升功率P_C以及誘導功率P_Ind的總和；計算i時刻的需用功率P_Req公式為：

其中，廢阻功率P_P，型阻功率P_Pr，爬升功率P_C以及誘導功率P_Ind分別采用下式計算：

其中，ρ為空氣密度，V為直升機飛行速度，SC_D為直升機機身垂直于飛行方向的等效截面積，m為直升機重量，g為重量加速度，γ為爬升角，Ω_MR為旋翼的角速度；σ＝N_bc/(πR)為旋翼實度，N_b為旋翼葉片數量，c為旋翼葉片弦長；為葉片拉力系數，R為直升機旋翼半徑，μ＝V/(Ω_MRR)為旋翼前進比；

結合運動方程首先求解出直升機旋翼拉力T以及誘導速度w_i，方程如下：

T＝2ρπR²V_Dw_i

其中，α為直升機旋翼槳盤的攻角；

直升機飛行速度及爬升角隨時間動態變化，根據運動方程建立直升機在前進方向和前進垂直方向的力學方程如下：

將R、m、SC_D的實時數值代入上式進行聯立求解，即可得到飛行過程中的直升機旋翼拉力T以及誘導速度w_i的實時數值，進而得出誘導功率誘導功率P_Ind；

步驟2、基于旋翼輸出功率Preq，計算旋翼耗油量m(t)，公式為:

m₁(t)為固定質量代償，計算公式為：其中η_M為機械傳遞效率、P_S為系統軸功功率、η_T為綜合能量傳遞效率，綜合能量為與機載設備所消耗能量、q_m,bl為從發動機引氣流量、c_p為空氣比熱、ε_c為燃燒完全系數、H_u為燃油熱值

m₂(t)為輸出軸功代償，計算公式為：

m₃(t)為發動機引氣代償，計算公式為：

2.如權利要求1所述的基于旋翼功率的燃油消耗量實時計算方法，其特征在于：綜合能量為與旋翼動力傳遞無關的設備消耗的能量。

3.如權利要求2所述的基于旋翼功率的燃油消耗量實時計算方法，其特征在于：綜合能量為機載電子系統和液壓系統所消耗能量。

4.如權利要求3所述的基于旋翼功率的燃油消耗量實時計算方法，其特征在于：機載電子系統包括導航系統和飛控系統。

5.如權利要求3所述的基于旋翼功率的燃油消耗量實時計算方法，其特征在于：液壓系統包括液控閥、液壓作動筒和液壓泵。

6.如權利要求1所述的基于旋翼功率的燃油消耗量實時計算方法，其特征在于：發動機燃油消耗率SFC為常數。

7.如權利要求5所述的基于旋翼功率的燃油消耗量實時計算方法，其特征在于：液控閥和液壓泵為供油系統的執行機構。

8.如權利要求2所述的基于旋翼功率的燃油消耗量實時計算方法，其特征在于：綜合能量還包括飛機外掛電子系統和液壓系統所消耗能量。