[發明專利]一種用于超聲速客機的空重估算方法

有效

• 申請號: 202111125590.7
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113761667B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 錢豐學;劉志勇;楊洋;張兆;陶洋;郭鵬;尹剛;周波;姚丹;高榮釗;廖曉林
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F113/28;G06F119/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

1.一種用于超聲速客機的空重估算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.根據超聲速客機的總體布局，按照功能將超聲速客機拆解為機體結構、推進系統和固定裝置三個分系統，每個分系統再分解為若干部件或者裝置，并確定各部件或者裝置的幾何尺寸、功能或者構造參數；

其中，機體結構分系統分解為機身、機翼、垂尾、平尾或者鴨翼和起落架；推進系統分系統分解為發動機、發動機安裝件、發動機殼、進氣道、尾管、發動機冷卻系統、燃油冷卻系統、發動機控制系統和發動機啟動系統；固定裝置分系統分解為飛控系統、APU安裝、測量裝置、液壓系統、電力系統、航電系統、裝飾系統、空調系統、防除冰系統和操縱裝置；

S2.根據各部件或者裝置的幾何特征、構造特征和載荷特征，從現有的戰斗機和運輸機兩類飛機的部件或者裝置重量的統計模型中選取合適的統計模型，計算得到各部件或者裝置的參考重量，其中，為各部件或者裝置的標識；

S3.計算超聲速客機各部件或者裝置的重量：，為各部件或者裝置的重量對應于統計模型的數據庫建立時代的技術進步權重因子，為各部件或者裝置的標識；

S4.根據分系統的劃分，把歸屬于各分系統的部件或者裝置的重量求和，分別計算三個分系統的重量；

超聲速客機的機翼、垂尾、平尾的參考重量分別選擇戰斗機的機翼、垂尾、平尾的重量模型進行估算：

a.計算超聲速客機機翼的參考重量，公式為：

；

其中，布局因子，

，為設計重量，為極限過載，為機翼面積，為機翼展弦比，為翼根相對厚度，為機翼梢根比，為機翼25%弦線后掠角，為機翼上的控制面面積；

b.計算超聲速客機平尾的參考重量，公式為：

；

其中，為平尾處機身寬度，為平尾展長，為平尾面積；

c.計算超聲速客機垂尾的參考重量，公式為：

；

其中，為平尾高度，為垂尾高度，為垂尾面積，為設計馬赫數，為垂尾尾臂長度即機翼0.25平均氣動弦到垂尾0.25平均氣動弦0.25平均氣動弦的距離，為方向舵面積，為垂尾展弦比，為垂尾梢根比，為垂尾25%弦線后掠角；

超聲速客機的機身和起落架的參考重量分別選擇運輸機的機身和起落架的重量的統計模型進行估算：

d.計算超聲速客機機身的參考重量，公式為：

；

其中，，

，為機身長度，為機身浸潤面積，，為機身結構深度，為機翼展長；

e.計算超聲速客機的起落架的參考重量，包括前起落架的參考重量和主起落架的參考重量：

e1.前起落架的參考重量，公式為：

；

其中，為著陸重量，為著陸過載因子，為前起落架長度，為前起落架輪數目；

e2.主起落架的參考重量，公式為：

；

其中，，為主起落架長度，為主起落架輪數目，為主起落架減震桿數量，為失速速度；

超聲速客機的推進系統的參考重量選擇戰斗機的重量模型進行估算，具體包括：

f.發動機、發動機安裝件、發動機機殼、進氣道、尾噴管、發動機冷卻系統、燃油冷卻系統、發動機控制系統、發動機啟動系統和油箱的參考重量；

f1.發動機的參考重量，公式為：

；

其中為單臺發動機重量，通過發動機公司給定或者歷史數據擬合模型得到；為發動機臺數；

f2.發動機安裝件的參考重量，公式為：

；

其中，為發動機總推力；

f3.發動機機殼的參考重量，公式為：

；

f4.進氣道的參考重量，公式為：

；

其中，

，為進氣道長度，為雙叉進氣道合管長度，為發動機直徑；

f5.尾噴管的參考重量，公式為：

；

其中，為尾噴管長度；

f6.發動機冷卻系統的參考重量，公式為：

；

其中，為發動機外殼長度；

f7.燃油冷卻系統的參考重量，公式為：

；

f8.發動機控制系統的參考重量，公式為：

；

其中，為發動機前端面到駕駛艙長度，等于單個發動機前端面到駕駛艙長度乘以發動機臺數；

f9.發動機啟動系統的參考重量，公式為：

；

其中，為單臺發動機推力；

f10.油箱的參考重量，公式為：

；

其中，為燃料總容積，為一體化油箱總容積，為自密封油箱總容積，為油箱數目，為最大推力時燃油消耗率；

超聲速客機的固定裝置的參考重量選擇運輸機的重量模型進行估算，具體包括：

g.飛控系統、APU安裝、測量裝置、液壓系統、電力系統、航電系統、裝飾系統、空調系統、防除冰系統和操縱裝置的參考重量；

g1.飛控系統的參考重量，公式為：

；

其中，為飛控系統功能數目，為機械系統功能數目，為控制面總面積，為飛機俯仰軸的慣性矩，為飛控系統數目，為機組人員數目；

g2. APU安裝的參考重量，公式為：

；

其中，為輔助電源單元重量；

g3.測量裝置的參考重量，公式為：

；

其中，為機翼展長；

g4.液壓系統的參考重量，公式為：

；

g5.電力系統的參考重量，公式為：

；

其中，為電力系統額定功率，為電纜總長度，為發電機臺數；

g6.航電系統的參考重量，公式為：

；

其中，為航電系統重量；

g7.裝飾系統的參考重量，公式為：

；

其中為最大有效載荷重量；

g8.空調系統的參考重量，公式為：

；

其中，為增壓倉總容積，為設計狀態機上總人數，包括機組人員數目和載客人數；

g9.防除冰系統的參考重量，公式為：

；

g10.操縱裝置的參考重量，公式為：

。