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民航客机推力目标值计算方法

李仪 苏三买 梁凯恒 朱天宇

李仪, 苏三买, 梁凯恒, 等. 民航客机推力目标值计算方法[J]. 航空动力学报, 2024, 39(7):20220454 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220454
引用本文: 李仪, 苏三买, 梁凯恒, 等. 民航客机推力目标值计算方法[J]. 航空动力学报, 2024, 39(7):20220454 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220454
LI Yi, SU Sanmai, LIANG Kaiheng, et al. Calculation method of thrust target value for civil aircraft[J]. Journal of Aerospace Power, 2024, 39(7):20220454 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220454
Citation: LI Yi, SU Sanmai, LIANG Kaiheng, et al. Calculation method of thrust target value for civil aircraft[J]. Journal of Aerospace Power, 2024, 39(7):20220454 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220454

民航客机推力目标值计算方法

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220454
详细信息
    作者简介:

    李仪(1999-),男,硕士生,研究方向为民航客机推力管理。E-mail:dongnengliyi@mail.nwpu.edu.cn

    通讯作者:

    苏三买(1968-),男,副教授,博士,主要从事航空发动机控制建模与仿真研究。E-mail:microeng@nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: V212.1

Calculation method of thrust target value for civil aircraft

  • 摘要:

    推力管理是民航客机飞行管理系统的重要功能之一。在整个航线内,飞行管理系统根据不同飞行航段以及不同飞行状态,确定飞机对发动机的推力需求,并以此作为推力目标值形成发动机油门杆控制的指令,其中推力目标值的计算是推力管理的核心。针对民航客机各飞行航段的特点,采用飞行动力学方法对飞机爬升、巡航、下降三个航段中不同飞行方式下的推力目标值计算方法进行研究。以波音737-800实际飞行记录数据为算例,进行推力目标值计算方法仿真对比验证,结果表明:所计算的推力目标值变化趋势与飞行性能理论相符,典型航段推力目标值计算与实际飞行数据的对比误差不大于3%。所提出的推力目标值计算方法可为民航客机推力管理系统设计提供参考。

     

  • 图 1  典型的全航段飞行剖面

    Figure 1.  Typical profile of full flight phase

    图 2  典型的爬升航段剖面

    Figure 2.  Typical flight profile in climb phase

    图 3  典型的巡航航段剖面

    Figure 3.  Typical flight profile in cruise phase

    图 4  典型的下降航段剖面

    Figure 4.  Typical flight profile in descend phase

    图 5  爬升航段飞机受力分析图

    Figure 5.  Force analysis in climb phase

    图 6  波音737-800的升力系数曲线

    Figure 6.  Lift coefficient curves of Boeing 737-800

    图 7  波音737-800的升力阻力系数曲线

    Figure 7.  Lift and drag coefficient curves of Boeing 737-800

    图 8  爬升航段推力目标值计算流程图

    Figure 8.  Flow chart of thrust target calculation in climb phase

    图 9  巡航航段飞机受力分析图

    Figure 9.  Force analysis in cruise phase

    图 10  升阻比曲线

    Figure 10.  Lift-to-drag ratio curve

    图 11  Sr与飞机质量和飞行高度关系

    Figure 11.  Relationship between aircraft weight and Sr and flight altitude

    图 12  巡航马赫数与Sr和飞行高度关系

    Figure 12.  Relationship between Sr and cruise Mach number and flight altitude

    图 13  巡航高度、飞机质量、马赫数关系曲线

    Figure 13.  Relationship between cruise altitude and aircraft weight and Ma

    图 14  巡航航段推力目标值计算流程图

    Figure 14.  Flow chart of thrust target calculation in cruise phase

    图 15  航空发动机TcorMaN1cor的关系曲线

    Figure 15.  Relationship of aeroengine between Tcor and Ma and N1cor

    图 16  飞机飞行记录曲线

    Figure 16.  Aircraft flight record curves

    图 17  爬升航段仿真结果和飞行数据对比

    Figure 17.  Comparison of simulation results and flight data in climb phase

    图 18  巡航航段仿真结果和飞行数据对比

    Figure 18.  Comparison of simulation results and flight data in cruise phase

    图 19  下降航段(a)仿真结果和飞行数据对比

    Figure 19.  Comparison of simulation results and flight data in descent phase (a)

    图 20  下降航段(b)仿真结果和飞行数据对比

    Figure 20.  Comparison of simulation results and flight data in descent phase(b)

    图 21  全航段推力目标值仿真结果和飞行数据对比

    Figure 21.  Comparison of simulation results and flight data in full flight phase

    θ/(°)俯仰角γ/(°)爬升角
    φp/(°)发动机安装角 α/(°) 攻角
    L/N 飞机升力 CL 升力系数
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    D/N 飞机阻力 CD 阻力系数
    Vt/(m/s) 真空速 T0/K 大气温度
    Vias/(m/s) 表速 T1*/K 发动机进口总温
    Sw/m2机翼面积p0/Pa大气压力
    h/m飞行高度a/(m/s)当地声速
    Ma马赫数Rc/(m/s)爬升率
    T/N发动机推力Tcor/N发动机换算推力
    m/kg飞机质量
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    表  1  爬升航段飞行数据及仿真数据

    Table  1.   Flight data and simulation results in climb phase

    时间/s发动机转速N1/%误差
    飞行数据数值仿真
    20087.888.01530.2153
    25089.687.78771.8123
    30091.190.23530.8647
    35092.492.39230.0077
    40094.494.57470.1747
    45096.395.76730.5327
    50096.596.05310.4469
    55083.180.31862.7814
    60080.080.18850.1885
    65097.698.33220.7322
    70094.191.67042.4296
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    表  2  巡航航段的飞行数据及仿真数据

    Table  2.   Flight data and simulation results in cruise phase

    时间/s发动机转速N1/%误差
    飞行数据数值仿真
    80078.879.35390.5539
    110078.979.81250.9125
    140079.479.340.06
    170078.979.71170.8117
    200079.079.55760.5576
    230079.579.75610.2561
    260079.179.51050.4105
    290078.679.80321.2032
    320079.679.56470.0353
    350079.379.72150.4215
    380079.379.57710.2771
    410079.179.92570.8257
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    表  3  下降航段(a)飞行数据及仿真数据

    Table  3.   Flight data and simulation results in descent phase (a)

    时间/s发动机转速N1/%误差
    飞行数据数值仿真
    420064.063.622600.37740
    430055.553.739301.76070
    440033.333.366000.06600
    450032.632.685700.08570
    460044.845.294450.49445
    470045.947.478901.57890
    480052.853.216700.41670
    490062.662.683800.08380
    500063.461.99561.40440
    510063.461.67791.72210
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    表  4  下降航段(b)飞行数据及仿真数据

    Table  4.   Flight data and simulation results in descent phase (b)

    时间/s发动机转速N1/%误差
    飞行数据数值仿真
    515040.646.529165.92916
    520040.644.297883.69788
    525064.761.783602.91640
    530036.435.762900.63710
    535039.540.772561.27256
    540034.945.2502010.35020
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  • 收稿日期:  2022-06-23
  • 网络出版日期:  2023-10-11

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