[发明专利]临近空间高速飞机爬升轨迹的设计方法

说明书

本发明公开了一种临近空间高速飞机爬升轨迹的设计方法，该设计方法包括：将飞机在不同高度下的速度所对应的剩余过载曲线画在同一二维坐标系内；根据剩余过载曲线，确定预期的飞机优化爬升轨迹。通过本发明提供的设计方法设计出的飞机优化爬升轨迹，使得飞机能够达到理论最大的加速能力，同时，也使得飞机以飞行时间最短、耗油量最小的方式爬升。

技术领域

本发明属于飞机技术领域，具体涉及一种临近空间高速飞机爬升轨迹的设计方法。

背景技术

临近空间高速飞机应用自然吸气组合动力，在方案设计阶段会面临剩余推力不足的情况，尤其在飞机的跨音速、模态转换阶段，剩余推力和单位剩余功率等表征飞机加速系能的指标较传统战斗机明显降低，需要采用更精细的飞行轨迹设计方法，尽量提升飞机的加速能力。

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问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种临近空间高速飞机爬升轨迹的设计方法来克服或至少减轻现有技术中的至少一个上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种临近空间高速飞机爬升轨迹的设计方法，所述设计方法包括：将飞机在不同高度下的速度多对应的剩余过载曲线画在同一二维坐标系内，其中，所述二维坐标系的横坐标为Ma数，纵坐标为剩余过载；根据所述剩余过载曲线，确定预期的飞机优化爬升轨迹。

优选的，所述飞机的剩余过载曲线通过下式得到，

其中，nx为飞机剩余过载，P为发动机推力，Q为气动阻力，G为飞机重力。

优选的，根据所述剩余过载曲线，确定预期的飞机优化爬升轨迹，包括：以飞机爬升状态的起始高度速度为起点，在所述二维坐标系中从左向右沿着所有曲线族的上沿前进方向画曲线；当速度达到爬升状态要求的末速度后，曲线在二维坐标系中以直线连接到爬升末状态要求的高度点。

优选的，通过所述飞机优化爬升轨迹，计算飞机的飞行剖面信息，其中，所述飞行剖面信息包括：完整的爬升过程的高度、速度、时间、耗油量以及加速度。

优选的，通过所述飞机优化爬升轨迹，计算飞机的飞行剖面信息，包括按照下式计算飞机的飞行剖面信息，

其中，m为飞机质量，V为飞机速度，t为时间，α为飞机迎角，为发动机安装角，P为发动机推力，Q为气动阻力，G为飞机重力。

本发明的有益效果：通过本发明提供的设计方法设计出的飞机优化爬升轨迹，使得飞机能够达到理论最大的加速能力，同时，也使得飞机以飞行时间最短、耗油量最小的方式爬升。

附图说明

图1是本发明实施例提供的设计方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的飞机高空高速爬升剩余过载曲线与预期飞行轨迹；

图3是本发明实施例提供的飞机飞行Ma数与时间的关系曲线图；

图4是本发明实施例提供的飞机飞行Ma数与剩余过载的关系曲线图。

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，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。