共轴双旋翼直升机燃油经济性优化方法与流程

文档序号:37826696发布日期:2024-04-30 17:36阅读:8来源:国知局

本发明涉及航空工程,具体为共轴双旋翼直升机燃油经济性优化方法。


背景技术:

1、直升机作为一种重要的空中交通工具,在军事和民用领域均得到广泛应用。共轴双旋翼直升机由于其结构独特,具有垂直起降的能力以及相对较高的机动性,因而引起了广泛关注。

2、然而,直升机的燃油消耗一直是制约其发展的重要因素之一。随着社会对环保和经济性的不断关注,提高直升机的燃油经济性显得尤为重要。传统的直升机燃油管理方法往往基于经验和固定的控制策略,未能最大程度地适应不同飞行条件下的最优化燃油使用。

3、因此,本领域技术人员现提出共轴双旋翼直升机燃油经济性优化方法,来解决上述问题,以实现在不同飞行阶段和环境条件下的最优燃油使用,从而降低燃油消耗、减少对环境的影响,并提高飞行效率。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本发明提供了共轴双旋翼直升机燃油经济性优化方法,解决了现有技术无法最大程度地适应不同飞行条件下的最优化燃油使用的问题。

2、为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:共轴双旋翼直升机燃油经济性优化方法,包括以下步骤:

3、s1、进行仿生设计,优化飞机的设计以提高空气动力学效率;

4、s2、空气动力学优化,分析机翼和机身的设计,优化翼型和边缘设备;

5、s3、轻量化设计,采用轻量、高强度的材料制造机身;

6、s4、发动机效率提升,针对选定的发动机,改进燃烧技术,用以最大化的燃油燃烧;

7、s5、定制化飞行计划,设定路径优化算法,确保飞行最优;

8、s6、智能飞行控制系统,优化飞行路径、速度和高度,以最小化燃油消耗;

9、s7、维护和监测系统,实时监测和预测系统;

10、s8、先进的传动系统,评估全电传动系统的适用性;

11、s9、燃料管理系统,对燃油喷射控制和泵进行优化。

12、优选的,所述s1步骤中包括鸟类翼型仿生设计、蝙蝠飞行动力学仿生设计、仿鸟类羽翼的减阻设计、生物感知技术、柔性机翼仿生设计和仿生学的能源管理;

13、所述鸟类翼型仿生设计,观察并分析鸟类的翼型和飞行方式,优化机翼设计,用以提高升力和降低阻力;

14、所述蝙蝠飞行动力学仿生设计,学习蝙蝠在低速、悬停和敏捷飞行中的飞行技巧,融入蝙蝠飞行动力学原理,用以改进飞行控制系统;

15、所述仿鸟类羽翼的减阻设计,学习鸟类羽翼表面结构,降低空气阻力,在飞机外表面采用特殊纹理或涂层,用于减小气动阻力;

16、所述生物感知技术,引入先进的传感器技术,用于提高飞机的感知能力;

17、所述柔性机翼仿生设计,借鉴昆虫翅膀的柔性结构,开发可变形机翼结构,用于适应多种飞行条件;

18、所述仿生学的能源管理,模仿生物的能量管理策略,设计智能的能源管理系统,用于优化飞机的能源利用效率。

19、优选的,所述s2步骤中包括机翼设计、机身设计、边界层控制、尾流管理和自适应控制系统;

20、所述机翼设计,采用气动外形优化与激波/激波交互设计以提飞行高效率;

21、所述机身设计,采用细长机身设计与积极减阻设计,以减小飞行阻力;

22、所述边界层控制,采用激波/激波干涉控制与控制边界层分离,以降低飞行阻力;

23、所述尾流管理,采用优化尾流与推进系统设计,以减小尾流对整个机体的影响;

24、所述自适应控制系统,可以根据不同飞行条件和环境变化来调整机翼和机身的配置,用以最大程度的燃油燃烧。

25、优选的,所述s3步骤中包括先进材料选择、结构优化设计、部件整合、三维打印技术和空心结构设计;

26、所述先进材料选择,采用先进的复合材料以替代传统的金属材料;

27、所述结构优化设计,用于在结构中去掉冗余材料,来降低结构重量;

28、所述部件整合,整合多个部件以减少连接部件的数量,减轻机体总重量;

29、所述三维打印技术,利用三维打印技术制造轻量化的部件;

30、所述空心结构设计,采用空心结构设计,来减小结构的实际材料用量。

31、优选的,所述s4步骤中包括高涵道比的涡扇发动机、先进的燃烧技术、高效的涡轮机械、辅助动力单元优化和热回收技术;

32、所述高涵道比的涡扇发动机,采用高涵道比的涡扇发动机,用以提高推进效率;

33、所述先进的燃烧技术,采用更先进的燃烧技术,以提高燃烧效率;

34、所述高效的涡轮机械,采用高效的涡轮机械设计,以减小机械能损失;

35、所述辅助动力单元优化,用以提高地面操作或巡航阶段的整体效率;

36、所述热回收技术,通过收集和再利用发动机产生的热能,提高热效率。

37、优选的,所述s5步骤中包括路线规划、机型选择和应急处理;

38、所述路线规划,定制化飞行计划会考虑乘客的具体需求,制定最合适的飞行路线;

39、所述机型选择,针对不同的飞行需求,选择不同类型的飞机;

40、所述应急处理,需要制定相应的应急计划,以保障飞行的顺利进行。

41、优选的,所述s6步骤中包括自动驾驶系统、飞行姿态控制系统、动态响应调整系统和智能协同飞行系统;

42、所述自动驾驶系统,使用传感器来获取环境信息,并通过先进的算法进行实时分析和决策,实现自动驾驶;

43、所述飞行姿态控制系统,使用陀螺仪、加速度计等传感器监测飞行器的姿态,通过控制舵面、发动机推力等来实现稳定的飞行;

44、所述动态响应调整系统,使用传感器实时监测飞机的外部环境和内部状态,通过自适应控制算法调整飞行器的响应特性,以适应不同的飞行条件;

45、所述智能协同飞行系统,通过通信系统实现飞行器之间的信息交换和协同行动,以提高飞行器编队的效率和安全性。

46、优选的,所述s7步骤中包括健康状态监测系统、远程监控与诊断系统、预测性维护系统和维修记录和管理系统;

47、所述健康状态监测系统,能够提前发现潜在故障或异常,预防事故发生;

48、所述远程监控与诊断系统,允许远程地面维护人员监测飞机状态,并进行远程诊断;

49、所述预测性维护系统,使用算法预测零部件的寿命和故障风险,以制定维护计划;

50、所述维修记录和管理系统,用于记录飞机的维护历史和维修记录。

51、优选的,所述s8步骤中包括数字化控制和管理、变速传动系统、轴传动系统优化、集成电力传动系统;

52、所述数字化控制和管理,通过计算机系统精确控制发动机输出的扭矩和转速;

53、所述变速传动系统,能够调整发动机输出转速和扭矩,用以提高燃油效率;

54、所述轴传动系统优化,以减少传动损失并提高效率;

55、所述集成电力传动系统,将机械能转化为电能,用于高效的能量转换和利用。

56、优选的,所述s9步骤中包括实时监测和数据采集、燃油消耗预测和优化、动态调整引擎参数和燃油泵和阀门的智能控制;

57、所述实时监测和数据采集,通过安装传感器,以实时监测燃油的数量、温度和压力等关键参数;

58、所述燃油消耗预测和优化,使用先进的数据分析算法,预测未来的燃油需求,提供优化的飞行计划;

59、所述动态调整引擎参数,用于调整发动机的参数,来最大程度地提高燃油效率;

60、所述燃油泵和阀门的智能控制,对燃油泵和阀门进行智能控制,确保燃油能够按需供应到发动机。

61、本发明提供了共轴双旋翼直升机燃油经济性优化方法。具备以下有益效果:

62、1、本发明通过进行仿生设计、空气动力学优化与轻量化设计,能够在结构中去掉冗余材料,使得结构更加紧凑和轻量化,进而降低机身重量,使得使其更贴近自然翼型,减少气流对整个机体的影响,提高直升机的升力,降低直升机飞行的阻力,使其能够最大程度地提高效率,燃油经济性较高。

63、2、本发明通过燃料管理系统与先进的传动系统的使用,从而能够以实时监测燃油的数量、温度和压力等关键参数,预测未来的燃油需求,进而调整发动机的参数,以减小机械能损失,最大程度地提高燃油效率,提供优化的飞行计划。

64、3、本发明通过定制化飞行计划与智能飞行控制系统,能够根据乘客的具体需求与飞行路线的环境,从而制定最合适的飞行路线,不仅能够满足乘客多样化的飞行需求,还能够实现稳定的飞行,以提高飞行器编队的效率和安全性。

65、4、本发明通过维护和监测系统,从而能够提前发现潜在故障或异常,预防事故发生,并在飞行过程中地面人员能够进行远程诊断,从而预测零部件的寿命和故障风险,以此制定维护计划,并能够将维修记录进行记载,从而提高维修效率。

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