[发明专利]基于飞行数据分析的飞机离场燃油消耗评估方法

权利要求书

1.基于飞行数据分析的飞机离场燃油消耗评估方法，其特征在于，包括：

获取待分析机型的多组QAR实际飞行数据，从中提取不同马赫数条件下所对应的多组阻力系数与升力系数数据；

根据所提取的数据拟合出不同马赫数对应的趋势曲线，初步确定至少一个符合所述趋势曲线的函数，并根据所述函数得到阻力系数与升力系数之间的拟合关系；结合拟合优度和残差平方和确定所述拟合关系中的最优拟合结果；

基于BADA爬升阶段燃油消耗模型求出升力系数，再由所述最优拟合关系得到近似阻力系数；

考虑三维风对飞行地速的影响，建立加入侧风后的阻力和推力计算公式；

根据所述计算公式修正BADA爬升阶段燃油消耗模型，得到改进的BADA爬升阶段燃油消耗模型；

将所述升力系数和近似阻力系数代入改进的BADA爬升阶段燃油消耗模型，得到待分析机型在离场爬升阶段的燃油消耗量；

所述BADA爬升阶段燃油消耗模型包括：

涡轮喷气式发动机飞机单位时间内单位推力的燃油消耗量η为：

结合标称飞行剖面中飞机爬升阶段的推力得到单位时间的燃油消耗量f_climb为：

f_climb＝ηT (2)

飞机在飞行中受到的升力L、阻力D及推力T计算公式为：

整个爬升阶段的燃油消耗量计算公式为：

其中，海拔高度与大气温度、压力及密度的关系式如下：

T₁＝T₀-1.98×(H/1000) (7)

p_a＝p₀(1-0.02257H)^5.256 (8)

根据计算式(7)、(8)和(9)计算出各个海拔高度对应的大气温度、压力及密度；建立加入侧风后的阻力和推力计算公式，具体包括：

根据飞机爬升受到的风速大小V_wind和风速方向D_wind计算风速在地面坐标系中的投影矢量[u_wg v_wg w_wg]^T，即：

u_wg＝V_windcosD_wind (10)

v_wg＝V_windsinD_wind (11)

w_wg＝0 (12)

有侧风时，飞机的地速在[u v w]^T机体坐标系中的投影矢量V_GS为：

其中，L_bk，L_bg分别为：

[u_wg v_wg w_wg]^T由式(10)、(11)和(12)计算得到，即飞机的地速为：

由式(3)和(4)得到加入侧风后的阻力与推力计算公式如下：

根据式(16)和(17)修正式(1)、(2)和(6)，得到改进的BADA爬升阶段燃油消耗模型如下：

上述公式中，C_f1、C_f2表示燃油消耗系数，由BADA数据库中.OPF格式文件提供；F表示总燃油消耗量；S表示飞机机翼面积；N表示发动机台数；k表示时间点数；V_TAS表示飞机的真空速；V_GS表示飞行地速；V_k表示飞机的航迹速度；γ表示飞机的航迹角；m表示飞机的质量；g表示飞机的重力加速度；C_L表示升力系数；C_D表示阻力系数；H表示海拔高度；p_a表示海拔高度为H的大气压力；p₀表示海拔高度为0km时的大气压力；ρ表示海拔高度为H的大气密度；T₀为设定的温度常量；T₁表示海拔高度为H对应的大气温度；L_bk表示航迹坐标系到机体坐标系的坐标转换矩阵；L_bg表示地面坐标系到机体坐标系的坐标转换矩阵；表示飞机爬升阶段的偏航角；φ表示飞机爬升阶段的滚转角；θ表示飞机爬升阶段的俯仰角。