CN117330084B - 一种民用飞机姿态包线确定方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于飞机控制***领域，特别涉及一种民用飞机姿态包线确定方法。包括：步骤一、确定姿态包线中的最大滚转角边界点；步骤二、确定姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点；步骤三、将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到姿态包线。本申请的民用飞机姿态包线确定方法，可以快速获得精准的飞机姿态包线，得到了更加精准的姿态角范围，避免***背负过多的要求和负担，提高了飞机的综合性能。

Description

一种民用飞机姿态包线确定方法
技术领域
本申请属于飞机控制***领域，特别涉及一种民用飞机姿态包线确定方法。
背景技术
飞机姿态范围要求是飞机总体设计中的重要参数，和飞行性能、操稳、***等紧密相关，在确定好飞机姿态范围后，相关***如燃油、发动机、RAT等都要在该飞机姿态范围内满足要求。如果姿态范围太大而和实际不相符，***为了满足姿态范围要求要付出很多代价，会降低飞机综合性能。
在现有技术的型号飞机设计中，通常参考同类飞机或者根据任务要求以及经验，给出飞机俯仰角范围和滚转角范围作为姿态的总体要求，但该要求比较粗，无法精细化提供要求和指导***设计，对于不同滚转角下的俯仰角不同要求没有体现，因此需要给出一个俯仰角和滚转角关联的姿态包线供飞机和***设计使用。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种民用飞机姿态包线确定方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种民用飞机姿态包线确定方法，包括：
步骤一、确定姿态包线中的最大滚转角边界点；
步骤二、确定姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点；
步骤三、将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到姿态包线。
在本申请的至少一个实施例中，所述姿态包线包括使用姿态包线和允许姿态包线。
在本申请的至少一个实施例中，步骤一中，确定使用姿态包线中的最大滚转角边界点，包括：
确定使用姿态包线中的最大滚转角为30°；
计算最大滚转角对应的俯仰角：
其中，为使用姿态包线中的最大滚转角对应的俯仰角， />为使用姿态包线中的巡航构型失速迎角，/>为使用姿态包线中的最大滚转角；
得到使用姿态包线中的最大滚转角边界点为（30，），（30， />），（-30，/>），（-30，/>）。
在本申请的至少一个实施例中，步骤二中，确定使用姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点，包括：
计算飞机最大爬升梯度对应的最大俯仰角：
其中， 为最大俯仰角， />为飞机可用推力， />为平飞需用推力，/>为飞机最小飞行重量；
计算飞机最大下降率对应的最小俯仰角：
其中， 最小俯仰角， />为飞机慢车推力， />为平飞需用推力， />为飞机最小飞行重量；
得到使用姿态包线中的最大俯仰角边界点为（0， ），最小俯仰角边界点为（0，）。
在本申请的至少一个实施例中，步骤三中，将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到使用姿态包线，包括：
将使用姿态包线中的六个边界点（30， ），（30， />），（-30， />），（-30， />），（0，），（0， />）线性连接，得到使用姿态包线。
在本申请的至少一个实施例中，步骤一中，确定允许姿态包线中的最大滚转角边界点，包括：
确定允许姿态包线中的最大滚转角为67°；
计算最大滚转角对应的俯仰角：
其中， 为允许姿态包线中的最大滚转角对应的俯仰角， />为允许姿态包线中的巡航构型失速迎角， />为允许姿态包线中的最大滚转角；
得到允许姿态包线中的最大滚转角边界点为（67， ），（67， />），（-67， />），（-67， />）。
在本申请的至少一个实施例中，步骤二中，确定允许姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点，包括：
确定允许姿态包线中的最大俯仰角边界点为（0，30）；
确定允许姿态包线中的最小俯仰角边界点为（0，-20）。
在本申请的至少一个实施例中，步骤三中，将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到允许姿态包线，包括：
将允许姿态包线中的六个边界点（67， ），（67， />），（-67， />），（-67，/>），（0，30），（0，-20）线性连接，得到允许姿态包线。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的民用飞机姿态包线确定方法，可以快速获得精准的飞机姿态包线，得到了更加精准的姿态角范围，避免***背负过多的要求和负担，提高了飞机的综合性能。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的涡桨民用飞机的姿态包线示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种民用飞机姿态包线确定方法，包括以下步骤：
步骤一、确定姿态包线中的最大滚转角边界点；
步骤二、确定姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点；
步骤三、将最大滚转角边界点、最大俯仰角边界点以及最小俯仰角边界点进行连线得到姿态包线。
本申请的民用飞机姿态包线确定方法，姿态包线包括使用姿态包线和允许姿态包线。
在本申请的优选实施方式中，使用姿态包线确定过程为：
步骤一中，确定使用姿态包线中的最大滚转角边界点，包括：
确定使用姿态包线中的最大滚转角为30°；
计算最大滚转角对应的俯仰角：
其中， 为使用姿态包线中的最大滚转角对应的俯仰角， />为使用姿态包线中的巡航构型失速迎角， />为使用姿态包线中的最大滚转角；
得到使用姿态包线中的最大滚转角边界点为（30， ），（30，/>），（-30， />），（-30， />）。
本实施例中，将滚转角30°作为飞机使用姿态包线的滚转角边界，选取巡航构型1.2倍失速速度对应的迎角，/>取30°，根据公式即可求出使用姿态包线中的最大滚转角边界点。
步骤二中，确定使用姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点，包括：
计算飞机最大爬升梯度对应的最大俯仰角：
其中， 为最大俯仰角， />为飞机可用推力， />为平飞需用推力， />为飞机最小飞行重量；
计算飞机最大下降率对应的最小俯仰角：
其中， 最小俯仰角， />为飞机慢车推力， />为平飞需用推力，/>为飞机最小飞行重量；
得到使用姿态包线中的最大俯仰角边界点为（0， ），最小俯仰角边界点为（0，）。
本实施例中，通过公式计算出飞机最大爬升梯度对应的最大俯仰角 以及飞机最大下降率对应的最小俯仰角 />，其中，最大俯仰角计算公式中的重量选取为飞机最小飞行重量，速度取为1.05倍失速速度，最小俯仰角计算公式中的重量选取为飞机最小飞行重量，扰流板全部打开，速度取为俯冲速度。
步骤三中，将最大滚转角边界点、最大俯仰角边界点以及最小俯仰角边界点进行连线得到使用姿态包线，包括：
将使用姿态包线中的六个边界点（30， ），（30， />），（-30， />），（-30，/>），（0，），（0，/>）线性连接，得到使用姿态包线。
本申请的民用飞机姿态包线确定方法，民用飞机使用姿态包线为民用飞机航线内正常使用的姿态范围。根据适航和相关规范要求，飞机航线飞行中通常滚转角不超过30°，因此将滚转角30°定为飞机正常使用的最大滚转角边界，即为使用姿态包线中的最大滚转角。飞机以30°滚转角飞行中仍具有一定的机动能力，根据公式 />即可求出飞机30°滚转角飞行中的最大俯仰角/>，公式中/>取为巡航构型1.2倍失速速度对应的迎角。使用姿态包线俯仰角边界为飞机航向飞行中以最大爬升率和最大下降率对应的俯仰角。
在本申请的优选实施方式中，允许姿态包线确定过程为：
步骤一中，确定允许姿态包线中的最大滚转角边界点，包括：
确定允许姿态包线中的最大滚转角为67°；
计算最大滚转角对应的俯仰角：
其中， 为允许姿态包线中的最大滚转角对应的俯仰角， />为允许姿态包线中的巡航构型失速迎角，/>为允许姿态包线中的最大滚转角；
得到允许姿态包线中的最大滚转角边界点为（67，），（67， />），（-67， />），（-67， />）。
本实施例中，将滚转角67°定为飞机允许姿态包线的滚转角边界，根据公式即可求出滚转角67°对应的最大俯仰角。
步骤二中，确定允许姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点，包括：
确定允许姿态包线中的最大俯仰角边界点为（0，30）；
确定允许姿态包线中的最小俯仰角边界点为（0，-20）。
步骤三中，将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到允许姿态包线，包括：
将允许姿态包线中的六个边界点（67，），（67，/>），（-67， />），（-67，/>），（0，30），（0，-20）线性连接，得到允许姿态包线。
本申请的民用飞机姿态包线确定方法，民用飞机允许姿态包线为民用飞机非正常情况下可能存在的允许飞行姿态范围。民用飞机最大飞行过载为2.5g，飞机具有2.5g过载能力时滚转角为67°，因此将飞机允许滚转角定为67°，此时飞机盘旋中具有2.5g的过载能力。根据公式 ，公式中 />取为巡航构型失速迎角， />取67°，根据该公式即可求出滚转角67°对应的俯仰角 />。民用飞机允许姿态包线中俯仰角的边界主要考虑非正常情况下持续推拉杆操作导致飞机出现大的姿态，从最大俯仰角30°至最小俯仰角-20°的范围即可满足允许姿态包线的最大俯仰角范围，因此将（0， />），（0， />）作为允许姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点。
在本申请的一个实施方式中，根据公式 求出某涡桨民用飞机=14°，（30，14），（30， />），（-30，14），（-30，/>）即为某涡桨民用飞机使用姿态包线中的最大滚转角边界点；根据公式 />计算出某涡桨民用飞机最大爬升梯度对应的最大俯仰角/>=25°，重量选取为飞机最小飞行重量17000kg，速度取为1.05倍失速速度；根据公式 />计算出某涡桨民用飞机最大下降率对应的最小俯仰角=-12°，重量选取为飞机最小飞行重量17000kg，扰流板全部打开，速度取为俯冲速度550km/h；（0，25），（0，-12）即为某涡桨民用飞机使用姿态包线中的最大俯仰角和最小俯仰角边界点；将使用姿态包线的六个边界点（30，14），（30， />），（-30，14），（-30， />），（0，25），（0,-12）线性连接，即可得到某涡桨民用飞机使用姿态包线，如图1所示。
在本申请的一个实施方式中，将滚转角67°作为飞机允许姿态包线的滚转角边界，根据公式 求出某涡桨民用飞机 />=10°，（67，10），（67， />），（-67，10），（-67， />）即为某涡桨民用飞机允许姿态包线中的最大滚转角边界点；取（0，/>），（0， />）为某涡桨民用飞机允许姿态包线中的最大俯仰角和最小俯仰角边界点；将允许姿态包线的六个边界点（67，10），（67，0），（-67，10），（-67，0），（0，30），（0，-20）线性连接，即可得到某涡桨民用飞机允许姿态包线，如图1所示。
本申请的民用飞机姿态包线确定方法，给出了使用姿态包线和允许姿态包线中滚转角和姿态角具体确定考虑因素和方法。本申请可以快速获得精准的飞机姿态包线，给出了更加精准的姿态角范围，避免***背负过多的要求和负担，提高了飞机的综合性能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种民用飞机姿态包线确定方法，其特征在于，包括：
步骤一、确定姿态包线中的最大滚转角边界点；
步骤二、确定姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点；
步骤三、将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到姿态包线；
所述姿态包线包括使用姿态包线和允许姿态包线；
步骤一中，确定使用姿态包线中的最大滚转角边界点，包括：
确定使用姿态包线中的最大滚转角为30°；
计算最大滚转角对应的俯仰角：
tgθ1＝tgαs1×cosφ1
其中，θ1为使用姿态包线中的最大滚转角对应的俯仰角，αs1为使用姿态包线中的巡航构型失速迎角，φ1为使用姿态包线中的最大滚转角；
得到使用姿态包线中的最大滚转角边界点为(30，θ1)，(30，0)，(-30，θ1)，(-30，0)；
步骤二中，确定使用姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点，包括：
计算飞机最大爬升梯度对应的最大俯仰角：
sinθ2＝(Pava-Preq)/mg
其中，θ2为最大俯仰角，Pava为飞机可用推力，Preq为平飞需用推力，mg为飞机最小飞行重量；
计算飞机最大下降率对应的最小俯仰角：
sinθ3＝(Pid-Preq)/mg
其中，θ3为最小俯仰角，Pid为飞机慢车推力，Preq为平飞需用推力，mg为飞机最小飞行重量；
得到使用姿态包线中的最大俯仰角边界点为(0，θ2)，最小俯仰角边界点为(0，θ3)；
步骤三中，将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到使用姿态包线，包括：
将使用姿态包线中的六个边界点(30，θ1)，(30，0)，(-30，θ1)，(-30，0)，(0，θ2)，(0，θ3)线性连接，得到使用姿态包线。
2.根据权利要求1所述的民用飞机姿态包线确定方法，其特征在于，步骤一中，确定允许姿态包线中的最大滚转角边界点，包括：
确定允许姿态包线中的最大滚转角为67°；
计算最大滚转角对应的俯仰角：
tgθ4＝tgαs2×cosφ2
其中，θ4为允许姿态包线中的最大滚转角对应的俯仰角，αs2为允许姿态包线中的巡航构型失速迎角，φ2为允许姿态包线中的最大滚转角；
得到允许姿态包线中的最大滚转角边界点为(67，θ4)，(67，0)，(-67，θ4)，(-67，0)。
3.根据权利要求2所述的民用飞机姿态包线确定方法，其特征在于，步骤二中，确定允许姿态包线中的最大俯仰角边界点和最小俯仰角边界点，包括：
确定允许姿态包线中的最大俯仰角边界点为(0，30)；
确定允许姿态包线中的最小俯仰角边界点为(0，-20)。
4.根据权利要求3所述的民用飞机姿态包线确定方法，其特征在于，步骤三中，将所述最大滚转角边界点、所述最大俯仰角边界点以及所述最小俯仰角边界点进行连线得到允许姿态包线，包括：
将允许姿态包线中的六个边界点(67，θ4)，(67，0)，(-67，θ4)，(-67，0)，(0，30)，(0，-20)线性连接，得到允许姿态包线。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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