[发明专利]一种用于超声速客机的空重估算方法

权利要求书

1.一种用于超声速客机的空重估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据超声速客机的总体布局，按照功能将超声速客机拆解为机体结构、推进系统和固定装置三个分系统，每个分系统再分解为若干部件或者装置，并确定各部件或者装置的几何尺寸、功能或者构造参数；

其中，机体结构分系统分解为机身、机翼、垂尾、平尾或者鸭翼和起落架；推进系统分系统分解为发动机、发动机安装件、发动机壳、进气道、尾管、发动机冷却系统、燃油冷却系统、发动机控制系统和发动机启动系统；固定装置分系统分解为飞控系统、APU安装、测量装置、液压系统、电力系统、航电系统、装饰系统、空调系统、防除冰系统和操纵装置；

S2.根据各部件或者装置的几何特征、构造特征和载荷特征，从现有的战斗机和运输机两类飞机的部件或者装置重量的统计模型中选取合适的统计模型，计算得到各部件或者装置的参考重量，其中，为各部件或者装置的标识；

S3.计算超声速客机各部件或者装置的重量：，为各部件或者装置的重量对应于统计模型的数据库建立时代的技术进步权重因子，为各部件或者装置的标识；

S4.根据分系统的划分，把归属于各分系统的部件或者装置的重量求和，分别计算三个分系统的重量；

超声速客机的机翼、垂尾、平尾的参考重量分别选择战斗机的机翼、垂尾、平尾的重量模型进行估算：

a.计算超声速客机机翼的参考重量，公式为：

；

其中，布局因子，

，为设计重量，为极限过载，为机翼面积，为机翼展弦比，为翼根相对厚度，为机翼梢根比，为机翼25%弦线后掠角，为机翼上的控制面面积；

b.计算超声速客机平尾的参考重量，公式为：

；

其中，为平尾处机身宽度，为平尾展长，为平尾面积；

c.计算超声速客机垂尾的参考重量，公式为：

；

其中，为平尾高度，为垂尾高度，为垂尾面积，为设计马赫数，为垂尾尾臂长度即机翼0.25平均气动弦到垂尾0.25平均气动弦0.25平均气动弦的距离，为方向舵面积，为垂尾展弦比，为垂尾梢根比，为垂尾25%弦线后掠角；

超声速客机的机身和起落架的参考重量分别选择运输机的机身和起落架的重量的统计模型进行估算：

d.计算超声速客机机身的参考重量，公式为：

；

其中，，

，为机身长度，为机身浸润面积，，为机身结构深度，为机翼展长；

e.计算超声速客机的起落架的参考重量，包括前起落架的参考重量和主起落架的参考重量：

e1.前起落架的参考重量，公式为：

；

其中，为着陆重量，为着陆过载因子，为前起落架长度，为前起落架轮数目；

e2.主起落架的参考重量，公式为：

；

其中，，为主起落架长度，为主起落架轮数目，为主起落架减震杆数量，为失速速度；

超声速客机的推进系统的参考重量选择战斗机的重量模型进行估算，具体包括：

f.发动机、发动机安装件、发动机机壳、进气道、尾喷管、发动机冷却系统、燃油冷却系统、发动机控制系统、发动机启动系统和油箱的参考重量；

f1.发动机的参考重量，公式为：

；

其中为单台发动机重量，通过发动机公司给定或者历史数据拟合模型得到；为发动机台数；

f2.发动机安装件的参考重量，公式为：

；

其中，为发动机总推力；

f3.发动机机壳的参考重量，公式为：

；

f4.进气道的参考重量，公式为：

；

其中，

，为进气道长度，为双叉进气道合管长度，为发动机直径；

f5.尾喷管的参考重量，公式为：

；

其中，为尾喷管长度；

f6.发动机冷却系统的参考重量，公式为：

；

其中，为发动机外壳长度；

f7.燃油冷却系统的参考重量，公式为：

；

f8.发动机控制系统的参考重量，公式为：

；

其中，为发动机前端面到驾驶舱长度，等于单个发动机前端面到驾驶舱长度乘以发动机台数；

f9.发动机启动系统的参考重量，公式为：

；

其中，为单台发动机推力；

f10.油箱的参考重量，公式为：

；

其中，为燃料总容积，为一体化油箱总容积，为自密封油箱总容积，为油箱数目，为最大推力时燃油消耗率；

超声速客机的固定装置的参考重量选择运输机的重量模型进行估算，具体包括：

g.飞控系统、APU安装、测量装置、液压系统、电力系统、航电系统、装饰系统、空调系统、防除冰系统和操纵装置的参考重量；

g1.飞控系统的参考重量，公式为：

；

其中，为飞控系统功能数目，为机械系统功能数目，为控制面总面积，为飞机俯仰轴的惯性矩，为飞控系统数目，为机组人员数目；

g2. APU安装的参考重量，公式为：

；

其中，为辅助电源单元重量；

g3.测量装置的参考重量，公式为：

；

其中，为机翼展长；

g4.液压系统的参考重量，公式为：

；

g5.电力系统的参考重量，公式为：

；

其中，为电力系统额定功率，为电缆总长度，为发电机台数；

g6.航电系统的参考重量，公式为：

；

其中，为航电系统重量；

g7.装饰系统的参考重量，公式为：

；

其中为最大有效载荷重量；

g8.空调系统的参考重量，公式为：

；

其中，为增压仓总容积，为设计状态机上总人数，包括机组人员数目和载客人数；

g9.防除冰系统的参考重量，公式为：

；

g10.操纵装置的参考重量，公式为：

。