具体实施方式

下面对本发明做进一步详述：一种飞机巡航等分钟耗油量包线综合图表计算和生成方法，主要由两部分组成：

1)建立巡航飞行动力学方程，以巡航高度、巡航速度二维循环计算求解每个高度、速度状态点下的巡航分钟耗油量；

首先，基于一种飞机的总体参数数据、气动数据、发动机数据等，根据巡航飞行的飞行动力学特点，建立飞机巡航平飞动力学方程；

其次，根据给定的初始参数条件，如飞机的质量、飞行高度、飞行速度，循环迭代计算求解巡航平飞运动方程，求得该条件下飞机的平飞需用推力；

最后，根据飞机的发动机数据，由推力数据插值计算求得飞机的发动机状态，再通过发动机状态、速度、环境温度等计算出飞机的耗油量数据；

计算过程中，根据飞机飞行包线范围，取不同巡航高度点、不同速度点为初始条件进行二维循环计算，最终获取整个飞行包线范围内的巡航分钟耗油量数据库；

2)根据飞机巡航分钟耗油量数据库，生成等分钟耗油量包线图；

根据飞机巡航分钟耗油量数据库，梳理出分钟耗油量范围；通过高度点或速度点进行插值计算获取目标分钟耗油量在不同高度、速度范围内的分布位置；最后，将飞行包线范围内相同分钟耗油量数据点绘制成包线图。

本实施例具体步骤如下：

(1)首先，建立巡航飞行动力学方程，飞机在做等速度平飞时，飞机的航迹角为零，飞机发动机推力主要平衡飞机所受到的气动阻力，飞机的气动升力主要平衡飞机的重力，因此，飞机巡航飞行动力学方程如下：

P cos(α+φ_p)-D＝0 ①

L+P sin(α+φ_p)-G＝0 ②

上式中，P为飞机所受的发动机推力；D为飞机所受的气动阻力；L为飞机所受的气动升力；G为飞机的重力；α为飞机的迎角，即飞机速度方向与飞机机体水平线的夹角；φ_p为发动机推力线与飞机机体水平线的夹角；

(2)根据给定的初始条件，对上述方程进行求解。飞机的速度、高度、重力为已知条件，假设初始状态下飞机升力等于重力，可求得初始飞机升力系数c_y，见下式③；

式中，ρ为大气密度，可由高度求得；V为飞行速度，S为飞机的参考面积；

C_y＝L/(0.5ρV²S) ③

飞机的气动数据由迎角、升力系数、阻力系数组成，迎角与升力系数、阻力系数存在对应关系。因此，通过上式③求得的升力系数可插值计算求得飞机的初始迎角和阻力系数，从而求得飞机所受的气动阻力，见下式④，式中，c_x为飞机阻力系数；将阻力带入式①可求得飞机所需的发动机推力，再由式②可求得飞机的升力；

D＝0.5C_xρV²S ④

上述求解过程经过多次迭代计算，可获得初始高度、速度下的平飞需用推力；飞机的发动机数据由速度、高度、发动机状态、推力、单位时间耗油量等数据组成，将求得的推力带入飞机发动机数据库进行插值计算可求得飞机发动机状态，由速度、发动机状态插值计算可获取飞机的分钟耗油量；

(3)选取飞机飞行包线范围内的不同高度、速度，循环进行第(2)步的分钟耗油量计算过程，可获取飞机全包线范围的分钟耗油量数据库，如表1所示；

表1：飞机分钟耗油量数据库示意数据表

数据量的大小由选取的高度、速度点的数量决定，表1展示了高度0～10000米、马赫数0.3～0.75范围内飞机典型飞行重量下的分钟耗油量数据分布。从表1可以看出，相同的分钟耗油量分布在不同高度、速度范围，如马赫数0.35时，26(千克/分钟)的分钟耗油量分布在高度3000米和高度5000米，在高度、速度范围可通过插值计算获取26(千克/分钟)分布的高度、速度位置。以分钟耗油量25(千克/分钟)为例，在高度7000米时，通过计算可知该分钟耗油量应分别分布在马赫数0.35～0.4之间和马赫数0.6～0.65之间的某个位置，具体位置由线性插值计算获得，同理，在马赫数为0.45时，可得到该分钟耗油量应分布在高度5000～6000米之间，以此类推，在不同高度或速度范围，以分钟耗油量25(千克/分钟)为插值点，计算出该值的高度、速度在飞行包线内的分布位置，进而绘制出等25(千克/分钟)分钟耗油量包线图，其他等分钟耗油量包线图可采取同样的方法生成，如图1所示；

图1：飞机等分钟耗油量包线示意图

需要说明的是，等分钟耗油量包线图的准确性由计算设定的高度、速度状态点的疏密程度所决定，显然，状态点越密，则目标分钟耗油量的位置就越准确，等分钟耗油量包线图的曲线越光滑，但计算量会更大。