民用飞机起飞距离算法优化研究及实例分析

发布时间：2017-09-01 07:10

  本文关键词：民用飞机起飞距离算法优化研究及实例分析

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【摘要】：飞机性能软件,是通过飞机、发动机基本参数,计算分析飞机飞行性能(如起飞性能、爬升性能、着陆性能等等)的核心技术,与具体机型的气动力特性、推力特性密切相关。长期以来,各航空公司所使用的飞机性能软件均由飞机制造商(波音、空客)提供,其核心技术在我国尚属空白。因此,随着国产民机完成适航审定并交付给航空公司用户开展运行,研发一款我国大飞机易用性、准确性、稳定性、界面友好性都很好的飞机性能软件就显得尤为重要。 本文以飞机性能软件中的起飞距离计算模块为基础,针对该模块使用的工程算法计算结果与手册数据误差较大的缺点,通过对CCAR25部中有关距离的相关条款和传统工程算法的深入研究,并根据国产某飞机气动力数据库和推力数据库以及起飞操纵特征,设计了新的分段思路,给出了每一段的计算方法和算法流程。 本文利用了广泛应用于科学计算中的高级汇编语言Fortran,将改进后的算法转化成代码运行,参照原模块结果与手册起飞距离实例作对比分析,达到优化的目的,并针对空中段距离用试飞时间乘以平均速度这一简单算法的结果,使用常微分数值解法中Runge-Kutta法求解精确数学模型,对比结果的精度均能满足工程应用的要求。
【关键词】：性能软件 起飞距离 优化 Fortran
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V212.131
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 国产飞机的发展概况12-13
• 1.1.2 飞行性能概述13
• 1.1.3 飞机性能软件13-14
• 1.2 课题来源14-15
• 1.3 选题背景和依据15
• 1.4 选题意义和价值15-16
• 1.5 本文结构16-18
• 第二章 起飞距离的计算方法18-34
• 2.1 起飞速度18-27
• 2.1.1 起飞速度的概述18
• 2.1.2 失速速度V_S18-20
• 2.1.3 地面最小操纵速度V_(MCG)20-21
• 2.1.4 空中最小操纵速度V_(MCA)21-22
• 2.1.5 最小离地速度V_(MU)22
• 2.1.6 离地速度V_(LOF)22
• 2.1.7 起飞安全速度V_222-23
• 2.1.8 抬轮速度V_R23
• 2.1.9 发动机失效速度V_(EF)23
• 2.1.10 中断起飞行动速度V_123-25
• 2.1.11 速度关系小结25
• 2.1.12 起飞速度的确定25-27
• 2.2 起飞距离的规章27-31
• 2.2.1 起飞距离的概述28
• 2.2.2 全发起飞距离28
• 2.2.3 一发失效后的继续起飞距离28-29
• 2.2.4 一发失效中断起飞距离29
• 2.2.5 全发中断起飞距离29-30
• 2.2.6 两种中断起飞距离的比较30
• 2.2.7 起飞距离的规章小结30-31
• 2.3 需要计算的起飞距离31-34
• 2.3.1 TOD—起飞距离31-32
• 2.3.2 TOR—起飞滑跑距离32
• 2.3.3 ASD—中断起飞距离32-33
• 2.3.4 所需起飞距离小结33
• 2.3.5 起飞滑跑可用距离,起飞可用距离和中断起飞可用距离33-34
• 第三章 起飞距离计算的影响因素34-45
• 3.1 主要影响因素分析34
• 3.2 重力G34-35
• 3.3 气动力R35-40
• 3.3.1 升力L35-37
• 3.3.2 阻力D37-39
• 3.3.3 雷诺数(Re)对阻力的影响39
• 3.3.4 风车阻力系数CDWM和偏航阻力系数CDCORR39-40
• 3.4 地面摩擦力f40-41
• 3.4.1 滚动摩擦力40
• 3.4.2 刹车摩擦力40-41
• 3.5 发动机推力T41-43
• 3.5.1 空气密度42
• 3.5.2 速度42-43
• 3.5.3 引气43
• 3.5.4 其他损失43
• 3.6 其他影响因素43-45
• 3.6.1 跑道坡度43
• 3.6.2 风43-45
• 第四章 起飞距离的算法45-67
• 4.1 工程算法45-54
• 4.1.1 全发工作起飞距离TOD_(dry)(AEO)45-47
• 4.1.2 一发失效起飞距离TOD_(dry)(OEI)47-49
• 4.1.3 干跑道所需起飞距离TODR_(dry)的算法流程49
• 4.1.4 全发工作起飞滑跑距离TOR_(dry)(AEO)49-50
• 4.1.5 一发失效起飞滑跑距离TOR_(dry)(OEI)50
• 4.1.6 干跑道所需起飞滑跑距离TORR_(dry)的算法流程50-51
• 4.1.7 全发工作中断起飞距离ASD_(dry)(AEO)51-53
• 4.1.8 一发失效中断起飞距离ASD_(dry)(OEI)53-54
• 4.1.9 干跑道所需中断起飞距离ASDR_(dry)的算法流程54
• 4.2 速度计算的补充——平衡V_154-59
• 4.2.1 平衡速度和平衡距离55
• 4.2.2 平衡V_1和平衡场长55-56
• 4.2.3 平衡V_1的计算56-57
• 4.2.4 对V_1的进一步讨论57-59
• 4.3 工程算法的改进59-67
• 4.3.1 起飞过程分段的思路59-60
• 4.3.2 全发工作加速段60-62
• 4.3.3 一发失效加速段62-63
• 4.3.4 空中段63-64
• 4.3.5 减速制动段64-66
• 4.3.6 全构型减速段66
• 4.3.7 保守距离66-67
• 第五章 算法的实现和优化67-77
• 5.1 Fortran介绍67-69
• 5.1.1 Fortran语言和编译器67-68
• 5.1.2 Fortran语言的程序结构68
• 5.1.3 子程序和函数子程序68-69
• 5.2 使用Fortran编程69-75
• 5.2.1 计算给定高度下的密度70
• 5.2.2 校正空速转换成真空速70-71
• 5.2.3 真空速转换成马赫数71
• 5.2.4 计算干跑道刹车摩擦系数μ_B71-72
• 5.2.5 算法结果检验72-75
• 5.3 空中段算法的讨论75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-80
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果80-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 陈红英;刘晓明;余江;;民航运输机最大起飞重量和起飞速度的确定[J];飞行力学;2010年02期

2 许维进,刘志敏;重心位置对飞机阻力及其飞行性能的影响[J];飞行力学;1999年01期

3 赵越让;吴卜圣;;ARJ21飞机:为中国民机适航探路[J];大飞机;2013年05期

4 郑益军;马骏;;关于V1速度的思考[J];科技传播;2011年11期

5 鲁素芬;;民用飞机着陆性能计算方法分析[J];民用飞机设计与研究;2012年S1期

6 田斌;胡涛;张超;;FAR 25部最新修正案分析[J];航空标准化与质量;2014年05期

7 王锐平;;民用飞机性能综合仿真平台研究[J];软件导刊;2014年09期

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本文编号：770646