外吊挂货物时直升机的飞行距离和吊挂物偏角计算方法与流程

本发明属于直升机物资转运技术领域，尤其涉及一种外吊挂货物时直升机的飞行距离和吊挂物偏角计算方法。

背景技术：

直升机外吊挂系统具有良好的物资转运功能，不依赖公路、铁路、桥梁等地面设施，不受复杂地形、地物环境的限制。战争时期，外吊挂系统，可将作战物资、人员快速而精确地投放到最急需和最适合的地点，是现代化战争不可或缺的机动力量。和平时期，外吊挂系统用于复杂地形环境的抢险救灾、紧急救援等突发事件，保持国家的稳定和长治久安。

外吊挂货物的千差万别和空中气流的变化无常，决定了直升机外吊挂飞行是一种高风险飞行科目。目前，外吊挂货物飞行的安全性较低。

技术实现要素：

本发明通过量化直升机外吊挂货物的迎风面积和阻力面积的关系，并用图表的形式简明扼要的表达出来，绘制出典型外吊挂货物的阻力包线，便于飞行员等用户根据货物的重量、外形、迎风面积，并评估计算货物的阻力面积、飞行速度、耗油率等，绘制外吊挂货物的飞行包线，提高外吊挂货物飞行的安全性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种外吊挂货物时直升机的飞行距离和吊挂物偏角计算方法，所述方法包括：

s1，获取n类典型外吊挂货物的平均迎风面积和平均阻力面积包线1；n为正整数；

s2，获得n类典型外吊挂货物不同的平均阻力面积条件、不同吊挂重量下的直升机飞行速度与燃油效率包线2；

s3，获取n类典型外吊挂货物在不同的平均阻力面积条件、不同直升机飞行速度下的摆动角度包线3；

s4，根据实际使用的外吊挂货物，查询包线1，得到该外吊挂货物的平均阻力面积；

s5，根据该外吊挂货物的平均阻力面积、重量，选取对应的包线2，并根据该包线2，查询在给定直升机飞行速度范围内，直升机的燃油效率范围；

s6，根据直升机的燃油效率范围和直升机实际装油量，计算直升机的飞行距离范围；

s7，根据该外吊挂货物的平均阻力面积，选取对应的包线3，查询在给定直升机的飞行速度范围内的吊挂物的摆动角度范围；

s8，将s6和s7获得的直升机的飞行距离范围和吊挂物的摆动角度范围送入驾驶舱，作为驾驶员的参考信息。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

(1)，s1具体为：

(s11)获取一类典型外吊挂货物，在该典型外吊挂货物上粘贴测力应变片，将该典型外吊挂货物固定在地面上；

在风洞试验中，变换风洞试验中的风速来模拟直升机的速度，在每种风速情况下根据测力应变片测出该典型外吊挂货物表面的力，对每种风速情况下得到的力求平均值，从而得到该典型外吊挂货物的平均迎风面积；

(s12)将该典型外吊挂货物用吊索悬挂在风洞试验室内，在该典型外吊挂货物上粘贴测力应变片，在风洞试验中，变换风洞试验中的风速来模拟直升机的速度，在每种风速情况下根据测力应变片测出该典型外吊挂货物表面的力，对每种风速情况下得到的该典型外吊挂货物表面的力求平均值，从而得到该典型外吊挂货物的平均阻力面积；

(s13)将该典型外吊挂货物的平均迎风面积和平均阻力面积的交联关系，绘制该典型外吊挂货物的阻力包线图1。

(2)粘贴测力应变片时，其粘贴后的迎风面投影位置应在投影几何图形内呈均布状态。

(3)在风洞试验中，变换风洞试验中的风速来模拟直升机的速度，风洞试验中的风速范围为：40km/h-200km/h。

(4)七类典型外吊挂货物包括：球形货物、圆锥形货物、圆柱形货物、长条形货物、平板形货物、盒形货物、网状箱货物。

(5)典型外吊挂货物的平均迎风面积和平均阻力面积包线1的横轴为阻力面积，纵轴为货物类型，在该图上画出每种典型外吊挂货物的平均迎风面积和平均阻力面积的关系。

(6)典型外吊挂货物不同的平均阻力面积条件、不同吊挂重量下的直升机飞行速度与燃油效率包线2的横轴为直升机的飞行速度，纵轴为不同的直升机的飞行速度、不同的吊挂物重量时，直升机的耗油率。

(7)典型外吊挂货物在不同的平均阻力面积条件、不同直升机飞行速度下的摆动角度包线3的得到过程为：

在直升机飞行过程中，通过超宽带定位技术uwb对吊挂物进行定位，从而得到不同直升机飞行速度时吊挂物的摆动角度范围。

本发明为直升机的外吊挂货物飞行提供了一种典型适用的阻力包线图示量化表达方法，为用户的外吊挂飞行提供参考，大大提高了外吊挂的飞行安全；本发明将货物的迎风面积和货物阻力面积进行关联，解决了以往直升机飞行手册中无外吊挂货物阻力包线、耗油率包线、飞行包线问题。

附图说明

图1为7种典型货物的阻力包线示意图；

图2为外吊挂不同重量的货物时直升机耗油率示意图；

图3为直升机不同飞行速度下外吊挂货物的摆动角度示意图。

具体实施方式

本发明针对直升机外吊挂货物的飞行环境，提供了7种典型的外吊挂货物的阻力包线的表达方法，提高外吊挂飞行的安全性。本发明简明扼要，适用性强。

7种典型的外吊挂货物的阻力包线的得到过程具体为：

(1)在7种典型的货物上粘贴测力应变片，在将货物固定在地面上，根据直升机的巡航速度范围确定风洞试验的最大风速，通过风洞试验，根据测力应变片测出货物表面的力，变换几种风速，求平均值，从而求出货物的平均迎风面积。

(2)再将这7种货物用吊索分别悬挂在风洞试验室内，在吊索上粘贴测力应变片，通过风洞试验，根据测力应变片测出货物表面的力和吊索上的拉力，变换几种风速(40-200km/h范围内)，求平均值，从而求出货物的平均阻力面积；

(3)根据这7种典型外吊挂货物的平均迎风面积和平均阻力面积的交联关系，发明一种7种典型外吊挂货物阻力包线图，量化典型外吊挂货物阻力包线的图示方法，提高外吊挂飞行的安全性。

图1中，1表示球形货物，2表示圆锥形货物，3表示圆柱形货物，4表示长条形货物，5表示平板形货物，6表示盒形货物，7表示网状箱。

图1中方格中的斜线上分别标注的10、20、30、40、50、60、70、80、90、100为货物的迎风面积，其中10代表100dm²，20代表200dm²，以此类推，100代表1000dm²。

根据图1可知：直升机在吊挂货物飞行过程中，货物产生的阻力面积小于或等于货物的迎风面积；相同种类的货物，1.球形货物的迎风面积最小，飞行过程中实际产生的阻力面积最小；网状箱产生的阻力面积与货物的迎风面积相同，飞行过程中实际产生的阻力面积最大。在进行货物转运时，应尽可能将货物包装成球形货物、圆锥形货物、圆柱形货物、长条形货物、平板形货物、盒形货物，，尽可能避免将货物包装成网状箱的形状。

根据货物的迎风面积，通过计算或者风洞试验得出货物的阻力面积；再根据典型货物阻力面积仿真计算出外吊挂货物的耗油率图(图2)，并通过试验验证，最后根据耗油率图，绘制经济、安全适用的外吊挂货物的飞行包线图(图3)，并进行试验验证。

举例说明：

根据图1可知，圆柱形货物的迎风面积是800dm²，但该货物产生的阻力面积为450dm²。

根据图2可知，吊挂迎风面积是800dm²的圆柱形货物、以82km/h的飞行速度飞行时，当重量3000kg的重量时，每1kg燃油可以飞行0.062km；当重量8000kg的重量时，每1kg燃油仅可以飞行0.039km。

本发明为直升机的外吊挂货物飞行提供了一种典型适用的阻力包线图示量化表达方法，为用户的外吊挂飞行提供参考，大大提高了外吊挂的飞行安全；本发明将货物的迎风面积和货物阻力面积进行关联，解决了以往直升机飞行手册中无外吊挂货物阻力包线、耗油率包线、飞行包线问题。