一种直升机干运转功率谱设计方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011028847.2
(22)申请日 2020.09.25
(71)申请人 中国直升机设计研究所
地址 333001 江西省景德镇市航空路6-8号
(72)发明人 陈瑞　吴文敏　徐玉貌　徐朝梁　
刘文琦　
(74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008
代理人 王世磊
(51)Int.Cl.
G06F 30/15(2020.01)
G06F 30/20(2020.01)
G06F 119/02(2020.01)
(54)发明名称
一种直升机干运转功率谱设计方法
(57)摘要
本发明属于直升机设计技术领域，公开了一
种直升机干运转功率谱设计方法。

包括：在直升
机主减速器出现润滑故障时，确定直升机的三种
飞行状态；确定直升机的三种飞行状态中每种飞
行状态的飞行参数；根据每种飞行状态的飞行参
数确定该种飞行状态对应的飞行性能计算模型；
根据每种飞行状态对应的飞行性能计算模型计
算对应飞行状态下主减速器、主桨叶、尾桨叶的
需用功率；从而三种飞行状态下主减速器、主桨
叶、尾桨叶的需用功率作为直升机干运转功率
谱，保障滑油故障主减速器干运转时继续飞行的
能力，
提升直升机的安全性。

权利要求书1页 说明书3页CN 112052532 A 2020.12.08
C N 112052532
A
1.一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，在直升机主减速器出现润滑故障时，确定直升机的三种飞行状态；直升机的飞行状态为前飞状态、模拟自转状态、着陆状态；
步骤2，确定直升机的三种飞行状态中每种飞行状态的飞行参数，飞行参数至少包括：直升机的总重，直升机飞行高度，直升机所处环境温度，直升机飞行速度，直升机的飞行时长；
步骤3，根据每种飞行状态的飞行参数确定该种飞行状态对应的飞行性能计算模型；步骤4，根据每种飞行状态对应的飞行性能计算模型计算对应飞行状态下主减速器、主桨叶、尾桨叶的需用功率；从而三种飞行状态下主减速器、主桨叶、尾桨叶的需用功率作为直升机干运转功率谱。

2.根据权利要求1所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，步骤2中，前飞状态的飞行参数具体为：
直升机的总重为直升机重量包线中的最大起飞重量，直升机飞行高度为预设飞行高度，直升机所处环境温度为直升机温度包线中的最大温度，直升机飞行速度为最有利爬升速度，直升机的飞行时长为第一预设时长；
所述直升机重量包线、所述直升机温度包线从直升机飞行手册中查询得到。

3.根据权利要求2所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，所述第一预设时长最短为29分25秒。

4.根据权利要求1所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，步骤2中，模拟自转状态的飞行参数具体为：
直升机的总重为直升机重量包线中的最大起飞重量减去前飞状态下的燃油消耗重量，直升机飞行高度为前飞状态结束时的飞行高度，直升机所处环境温度为直升机温度包线中的最大温度，直升机飞行速度为最有利爬升速度，直升机的飞行时长为第二预设时长。

5.根据权利要求4所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，所述第二预设时长最短为25秒。

6.根据权利要求1所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，步骤2中，着陆状态的飞行参数具体为：
直升机的总重为直升机重量包线中的最大起飞重量减去前飞状态和模拟自转状态下的燃油消耗重量，直升机飞行高度为模拟自转状态结束时的飞行高度，直升机所处环境温度为直升机温度包线中的最大温度，直升机飞行速度为零，直升机的飞行时长为第三预设时长。

7.根据权利要求6所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，第三预设时长为10秒。

8.根据权利要求1所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，步骤3具体为：根据直升机空气动力学理论，以及每种飞行状态的飞行参数确定该种飞行状态对应的飞行性能计算模型。

9.根据权利要求1所述一种直升机干运转功率谱设计方法，其特征在于，步骤4中，当着陆状态下主减速器的需用功率大于起飞限制功率时，将起飞限制功率作为着陆状态下主减速器的需用功率。

权　利　要　求　书1/1页CN 112052532 A
一种直升机干运转功率谱设计方法
技术领域
[0001]本发明属于直升机设计技术领域，尤其涉及一种直升机干运转功率谱设计方法。

背景技术
[0002]直升机减速器在使用中存在滑油泄漏的可能，严重时甚至漏光，当泄漏至滑油压力低于允许的最低工作压力时，主减便进入干运转状态，使减速器在短时间内破坏，失去传递功率的功能，造成灾难性事故。

[0003]为保证直升机的生存能力，中国民用航空规章CCAR-29部做出规定，要求A类旋翼航空器旋翼传动系统减速器干运转时间不少于30分钟。

当直升机主减速器出现滑油系统故障或失效时，应确定一个合适的能满足直升机安全返回或着陆的最小功率谱，该功率谱应覆盖返航或着陆过程中所有可能出现的飞行状态，作为干运转试验的输入，以满足适航规章提出的干运转要求。

发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种直升机干运转功率谱设计方法，明确干运转飞行剖面的飞行状态和飞行参数，得到符合实际使用情况的干运转功率谱，为直升机传动系统研制提供技术支撑，保障滑油故障主减速器干运转时继续飞行的能力，提升直升机的安全性。

[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

[0006]一种直升机干运转功率谱设计方法，所述方法包括：
[0007]步骤1，在直升机主减速器出现润滑故障时，确定直升机的三种飞行状态；直升机的飞行状态为前飞状态、模拟自转状态、着陆状态；
[0008]步骤2，确定直升机的三种飞行状态中每种飞行状态的飞行参数，飞行参数至少包括：直升机的总重，直升机飞行高度，直升机所处环境温度，直升机飞行速度，直升机的飞行时长；
[0009]步骤3，根据每种飞行状态的飞行参数确定该种飞行状态对应的飞行性能计算模型；
[0010]步骤4，根据每种飞行状态对应的飞行性能计算模型计算对应飞行状态下主减速器、主桨叶、尾桨叶的需用功率；从而三种飞行状态下主减速器、主桨叶、尾桨叶的需用功率作为直升机干运转功率谱。

[0011](1)步骤2中，前飞状态的飞行参数具体为：
[0012]直升机的总重为直升机重量包线中的最大起飞重量，直升机飞行高度为预设飞行高度，直升机所处环境温度为直升机温度包线中的最大温度，直升机飞行速度为最有利爬升速度，直升机的飞行时长为第一预设时长；
[0013]所述直升机重量包线、所述直升机温度包线从直升机飞行手册中查询得到。

[0014](2)所述第一预设时长最短为29分25秒。

[0015](3)步骤2中，模拟自转状态的飞行参数具体为：
[0016]直升机的总重为直升机重量包线中的最大起飞重量减去前飞状态下的燃油消耗重量，直升机飞行高度为前飞状态结束时的飞行高度，直升机所处环境温度为直升机温度包线中的最大温度，直升机飞行速度为最有利爬升速度，直升机的飞行时长为第二预设时长。

[0017](4)所述第二预设时长最短为25秒。

[0018](5)步骤2中，着陆状态的飞行参数具体为：
[0019]直升机的总重为直升机重量包线中的最大起飞重量减去前飞状态和模拟自转状态下的燃油消耗重量，直升机飞行高度为模拟自转状态结束时的飞行高度，直升机所处环境温度为直升机温度包线中的最大温度，直升机飞行速度为零，直升机的飞行时长为第三预设时长。

[0020](6)第三预设时长为10秒。

[0021](7)步骤3具体为：根据直升机空气动力学理论，以及每种飞行状态的飞行参数确定该种飞行状态对应的飞行性能计算模型。

[0022](8)步骤4中，当着陆状态下主减速器的需用功率大于起飞限制功率时，将起飞限制功率作为着陆状态下主减速器的需用功率。

[0023]本发明通过上述技术方案明确了干运转飞行剖面的飞行状态和飞行参数，得到了符合实际使用情况的干运转功率谱，为直升机传动系统研制提供技术支撑，保障了滑油故障主减速器干运转时继续飞行的能力，提升了了直升机的安全性，获得适航局方的认可。

具体实施方式
[0024]本发明实施例提供一种直升机干运转功率谱设计方法，所述方法包括：[0025](1)确定传动系统润滑故障典型飞行剖面，覆盖返航或着陆过程中所有可能出现的飞行状态，主要包括前飞、模拟自转和着陆三种飞行状态。

[0026](2)确定飞行剖面中各飞行状态的持续时间及具体飞行参数：
[0027]对A类旋翼航空器干运转总的飞行时间为30分钟。

其中：
[0028]①前飞状态：以最大总重和最有效飞行状态所必需的最小扭矩维持飞行时间为29分25秒，最大总重为重量包线中最大起飞重量，飞行高度为预设高度，温度为温度包线中最大温度，飞行速度为最有利爬升速度；
[0029]②模拟自转状态约25秒，飞行重量考虑前一阶段前飞状态的燃油消耗量；[0030]③着陆状态以最小功率保持10秒钟，飞行高度为海平面，并保留一定的爬升率余量。

[0031](3)根据直升机空气动力学理论，建立飞行性能计算模型，然后对飞行剖面中每种飞行状态按其飞行参数分别计算出主减、主桨和尾桨的需用功率，即干运转功率谱，其中着陆状态主减功率上限为起飞限制功率。

[0032]本发明关键点：
[0033]干运转飞行剖面分为前飞、模拟自转和着陆3个飞行状态；
[0034]持续时间前飞状态29分25秒，模拟自转状态25秒，着陆状态10秒。

[0035]前飞状态以最大起飞重量和最有利爬升速度进行。

[0036]着陆状态主减功率上限为起飞限制功率。

[0037]本发明技术方案明确了干运转飞行剖面的飞行状态和飞行参数，得到了符合实际使用情况的干运转功率谱，为直升机传动系统研制提供技术支撑，保障了滑油故障主减速器干运转时继续飞行的能力，提升了了直升机的安全性，获得适航局方的认可。