基于运行数据的飞机离场和巡航阶段燃油消耗预测

发布时间：2020-03-26 23:01

【摘要】：随着民航运输业的发展,“绿色交通”已经成为当今社会的主流。实现燃油消耗的精确预测将避免“油耗油”现象的发生,可以降低航空公司飞行成本和污染物排放量。而影响燃油消耗因素中,气动参数与侧风起到了十分重要的作用,且由于中远程航程中巡航阶段占整个航段比例过大,因此巡航阶段中航空器质量的变化对燃油消耗的影响亦不容忽视。本文首先在BADA燃油消耗模型的基础上,根据QAR真实数据拟合离场爬升阶段气动参数之间的函数关系,并考虑侧风的影响,建立爬升阶段燃油消耗优化模型,结合交通仿真验证模型预测的准确性,结果显示与QAR数据相比,采用拟合方法比风洞试验计算结果精确度提高了3.6%,采用拟合基础上考虑侧风的计算结果与未考虑侧风相比精确度提高了3.2%,精确度为93.3%,利用优化的模型,对比分析传统爬升与连续爬升运行模式的油耗差异,以及不同起飞重量、爬升角度、机型对油耗的影响;然后针对巡航阶段,考虑侧风的同时,研究飞机质量变化对燃油消耗的影响,并分析了不同马赫数以及不同飞行高度对燃油里程的影响,找到整个巡航阶段飞行过程中不同飞行质量所对应的最大航程马赫数和最佳巡航高度;最后建立一个由青岛离场—上海虹桥进场的全航段燃油消耗预测的仿真实验平台,通过飞行计划信息仿真出飞行轨迹,并结合各机型所对应的飞机性能参数,加入燃油消耗模块中,最终仿真出全航段的燃油消耗量,对仿真出的油耗量进行全航段的分析。其中各航段(爬升、巡航、下降)仿真结果与QAR数据相比精确度分别为93.3%、91.7%、90.1%。
【图文】：

同时分析了航空器质量差异以及爬升角度不同对燃油消耗的影响，最后分同机型对燃油消耗的影响。 基于 BADA 的爬升阶段燃油消耗模型BADA 数据库是欧洲航行安全组织提出的一种航空器性能模型库，主要应用于飞行预测、排放评估及油耗计算等方面，，且在飞行仿真度、复杂度和精确度上具有很大A 数据库燃油消耗模型如下[40]：（1）爬升阶段燃油消耗模型涡轮喷气式发动机航空器单位时间内单位推力的燃油消耗量为：12= (1 )TASffVCC （结合飞行剖面中航空器爬升阶段的推力便可推出单位时间的燃油消耗量：climbf T（上述公式中的燃油消耗系数可由 BADA 数据库中.OPF 格式文件提供，以 A320 机型能参数值如图 2.1 所示。

表 2.3 模拟飞行轨迹信息表时间（s）X（m）Y（m）飞行高度（m）航向（o）飞行速度（km/h）真空速（kt）音速（m/s1580 0 0 1 0 308 167.06 6）591581 27.92 -78.51 14.1 18 308 169.05 6591582 55.84 -157.03 27.2 18 306 168.32 6591583 83.76 -235.55 38.3 18 302 173.04 6591584 111.68 -314.06 49.4 18 307 171.05 6591585 139.60 -392.58 62.5 18 304 171.64 6561586 167.52 -471.10 75.6 18 308 171.64 6591587 195.44 -549.61 87.7 18 303 168.98 6591588 223.36 -628.13 98.8 18 305 168.25 6591589 251.28 -706.65 110.9 18 303 167.58 6591590 279.20 -785.16 124 18 305 168.84 6591591 307.12 -863.68 136.1 18 308 168.11 659.....
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V323

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本文编号：2602081