[发明专利]飞机质量变化的巡航阶段燃油消耗预测方法

权利要求书

1.一种飞行质量变化的巡航阶段燃油消耗预测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，考虑质量变化及侧风的影响，构建巡航阶段燃油消耗模型；

步骤2，针对步骤1构建的模型，建立目标函数和约束条件；

步骤3，求解目标函数的最优解，得到各个质量下最优燃油里程以及所对应的最佳巡航高度和最大巡航马赫数；

所述步骤1中，构建的巡航阶段燃油消耗模型表示为：

其中，Q为小时燃油消耗量；N为发动机台数；C_f1,C_f2分别为第一、二单位推力燃油消耗系数；V_TAS为飞行真空速；C_D0,C_D1分别为第一、第二阻力系数；ρ为海拔高度为H时的大气压力；S为航空器机翼面积；V为飞机相对速度；m_i-1为第i-1秒的飞机质量；F_i-1为第i-1秒的燃油消耗量；g为飞机的重力加速度；C_fcr为巡航燃油修正系数；

所述步骤2中，建立的目标函数是：

其中：

约束条件为：0.5≤M≤0.82

39t≤m≤77t

H＝{8100，8400，8900，9200，9500，9800，10100，10400，10700，11000，11300，11600，11900}

决策变量为：H^j，M^j

其中，H^j，M^j分别表示飞机质量为j时对应的飞行高度和马赫数；

所述步骤3中，采用遗传算法进行求解，按照如下步骤求解对应每个质量j∈[39,77]的最优解：

第一步，设置种群大小P、选择概率G、交叉概率J、变异概率B以及最大迭代次数M；

第二步，对携带信息的染色体进行编码，即对各个质量j下的飞行高度和马赫数分别编码为H^j，M^j；然后基于编码产生相应的随机数，表示为Random(H^j)和Random(M^j)，其中Random(H^j)∈[8100，8400，8900，9200，9500，9800，10100，10400，10700，11000，11300，11600，11900]，Random(M^j)∈[0.50,0.82]，间隔为0.01；

基于编码产生相应的随机数，根据设置的种群大小P，生成P条染色体，其中各染色体中的基因均为随机序列生成；

第三步，计算种群中个体的适应度；

第四步，根据选择概率G选取个体数；

第五步，将第四步所选择的个体，两两进行交叉互换基因，其中每个个体进行交叉互换的概率取决于交叉概率J；

第六步：根据变异概率B，采用交换基因值的变异方法进行基因变异，即随机选择一个染色体，将其对应的基因进行重新选择；

第七步，以迭代次数作为终止条件，最终求得39到77吨质量下的目标函数值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第三步中，选取如下适应度函数：

f(x)＝SR^j,j∈[39,77]

其中，燃油里程SR的表达式为：

其中，V_TAS为飞行真空速；Q为小时燃油消耗量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第四步中，选择对象采用随机竞争的方法，即每次按轮盘赌选择机制选取一对个体，然后让这两个个体进行竞争，根据前面适应度函数计算结果，使得适应度高的个体被选中，如此反复，直到选满(G×初始种群中个体数)个为止，然后再复制(初始种群中个体数-G×初始种群中个体数)个适应度高的个体。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第五步中，采用普通的单点式交叉运算，即在飞行高度和马赫数的随机序列中，互换两个父代染色体的基因。