一种水陆两栖飞机飞行性能适航符合性的评估方法

摘要

本发明提供一种水陆两栖飞机飞行性能适航符合性的评估方法，包括：根据水陆两栖飞机的设计方案，获取第一数据，第一数据包括：飞机水动升力和水动阻力数据、气动升力和气动阻力数据、不同油门、高度、速度、温度下的发动机拉力特性、发动机耗油特性、重量特性数据；根据第一数据，以及水陆两栖飞机外力数学模型、飞机二自由度平动运动方程组，得到计算结果，计算结果包括飞机在不同适航条款规定的运行状态取值组合下的运行参数；比较各适航条款下的运行参数和对应的航条款对飞机的运行参数的要求，得到飞行性能适航符合性结论。

说明书

技术领域

本发明属于飞机适航验证的技术领域，具体涉及一种水陆两栖飞机飞行性能适航符合性的评估方法。

背景技术

常规飞机飞行性能的适航符合性，是为了确定既保证飞行安全又有较好经济效益的飞行参数值，如地面起降速度、允许的最大起飞重量和着陆重量、最省油或成本最低的爬升、巡航、下降速度和巡航高度，以及为制定飞行计划，提供上述各飞行阶段的飞行时间和燃油消耗量等。

水陆两栖飞机是一种既可以利用机身下半部分的船体实现水面起降，也可以利用起落架在陆上机场完成地面起降的新型飞机，具有广泛的应用场景和极大的研究意义。但是，水陆两栖飞机在进行适航符合性研究时，无法直接采用已有的针对常规陆基飞机的飞行力学模型。

因此，现有技术缺少水陆两栖飞机的水面性能适航符合性评估方法。

发明内容

发明目的：提出一种水陆两栖飞机飞行性能适航符合性的评估方法，能够计算评估飞机在水面运行过程中相关适航条款的符合性，并与陆上、空中性能条款的常规评估方法所得到适航符合性结论进行综合，提前识别设计方案中的不满足适航要求之处，解决水陆两栖飞机气动、水动设计方案的协调性问题。

本发明提供一种水陆两栖飞机飞行性能适航符合性的评估方法，包括：

根据水陆两栖飞机的设计方案，获取第一数据，所述第一数据包括：飞机水动升力和水动阻力数据、不同襟翼下的气动升力和气动阻力数据、不同油门、高度、速度、温度下的发动机拉力特性、发动机耗油特性、重量特性数据；

根据所述第一数据，以及水陆两栖飞机外力数学模型、飞机二自由度平动运动方程组，得到计算结果，所述计算结果包括飞机在不同适航条款规定的运行状态取值组合下的运行参数；

比较各适航条款下的运行参数和对应的适航条款对飞机的运行参数的要求，得到飞行性能适航符合性结论。

可选的，所述水陆两栖飞机外力数学模型包括：

水陆两栖飞机的水动力数学模型、气动力数学模型、发动机拉力数学模型和重力数学模型。

可选的，所述飞机的运行参数包括：飞机飞行的速度、迎角、航迹角、姿态角、爬升或下降梯度、运动距离和时间、耗油量。

可选的，所述适航条款规定的运行状态包括：重量重心、高度、速度、构型、水面加速停止距离、水面离水速度、水面起飞距离、接水速度、水面着陆距离、汲水距离、中断汲水距离、汲水速度。

可选的，所述方法还包括：

在存在某一适航条款下的运行参数不符合适航条款对飞机的运行参数的要求时，对所述适航条款所涉及的飞机设计参数进行修正，得到修正后的水陆两栖飞机的设计方案；

根据修正后的设计方案再次进行飞机飞行性能适航符合性的评估。

可选的，所述水陆两栖飞机的水动力数学模型为：飞机船体的设计参数、重量重心惯矩数据与船体所受到的水动升力和水动阻力的映射关系。

可选的，所述计算结果包括：数值矩阵、曲线图片，所述方法还包括；

将所述数值矩阵形式的计算结果以excel文档方式保存，将所述曲线图片形式的计算结果以word文档形式保存。

可选的，所述存储的excel文档、word文档的文件名包括计算结果所对应的适航规章条款号以及运行状态取值组合信息。

本发明的优点在于：本发明将水陆两栖飞机在水面、地面、空中的飞行性能评估工作系统化、集成化、专业化，型号研发工作中避免了不同方法和版本所造成统一性问题；同时采用的水陆两栖飞机飞行性能适航符合性的快速评估方法，进一步提高了设计迭代效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的水陆两栖飞机飞行性能适航符合性的评估方法的原理图；

图2是本发明一实施例水陆两栖飞机水动力的输入状态变量、输出的水动力分量；

图3是本发明一实施例在飞机设计迭代过程中的应用流程图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

在附图中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

示例性的，如某型水陆两栖飞机水面性能专用条件“最小汲水速度”的适航要求：“水面滑行最小汲水速度必须满足，当临界发动机突然停车时，水陆两栖飞机的爬升梯度必须大于零，能安全地离水而不会沉入水中”。

在某一水陆两栖飞机的设计方案中，水面汲水构型的襟翼角度为17°、汲水斗入口横截面积为0.05m

如图1所示，采用本发明提供的性能适航符合性评估方法，获取上述水陆两栖飞机对应的外力数学模型、飞机二自由度平动运动方程组，得到计算结果，得到该飞机在不同适航条款规定的运行状态取值组合下的运行参数。

所述的水动力数学模型为包括：水动升力和水动阻力。

水动升力和水动阻力的建立方法，是依据飞机在如图2所示的不同滑行速度、吃水深度、纵倾角的定常状态下，通过对水陆两栖飞机的计算流体力学数值计算或水面滑行试验数据的参数辨识，获得在水面低速滑行与高速滑行断阶离水(或断阶接水)过程中所受到的水动力；所述的水动力，包括飞机特定构型在上述定常状态下的水动升力、水动阻力。所述飞机特定构型包括：飞机光洁船体的构型、飞机船体带汲水斗放下的构型。

所述的不同滑行速度，包括最大滑行速度V

采用本发明提供的飞行品质适航符合性评估方法，得到水陆两栖飞机在水面性能专用条件“最小汲水速度”适航要求的状态下，临界发动机突然停车，只有在汲水速度从130km/h增加到142km/h以上时，水陆两栖飞机的爬升梯度才能保证大于零。因此，该水陆两栖飞机水面性能专用条件要求的“最小汲水速度”为142km/h。在该最小汲水速度142km/h时，当水陆两栖飞机发生故障临界发动机突然停车，飞机总推力虽然降低，但爬升梯度仍然能够保证大于零，使飞机安全地离水爬升而不会沉入水中，防止受限于汲水水面场域面积、长度、干扰物因素的影响，而发生撞击障碍物的灾难事故。

另一种优化方案为：为了使飞机最小汲水速度保持在130km/h，并且水陆两栖飞机的爬升梯度大于零，可以综合修正汲水斗外形参数、襟翼偏度，减小汲水斗的水动阻力，按照如图3所示的方法进行参数影响后的迭代计算分析，当汲水斗入口横截面积减小至0.045m

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。