关于减小油耗的飞机总体方案优化设计研究

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1、第7卷第2期2016年5月航空工程进展ADVANCESINAER()NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．7No．2Mav2016文章编号：1674—8190(2016)02—225一05关于减小油耗的飞机总体方案优化设计研究张旭，岳良明，王斌(中国航天空气动力技术研究院第二研究所，北京100074)摘要：油耗是衡量飞机经济性的最重要指标之一。根据Breguet航程公式分析降低飞机油耗的主要途径，并以某飞机的总体方案设计为工程背景，在总体布局变动不大的前提下，有针对性地研究巡航速度、巡航高度、机翼展弦比对

2、飞机轮挡油耗与最大起飞重量的影响；根据研究结果对基本方案进行总体布局优化与方案衍变，分析方案衍变中轮挡油耗、使用空重以及最大起飞重量的变化情况。结果表明：在相同设计航程内，优化方案的轮挡油耗降低3．92％，最大起飞重量减少100kg。关键词：飞机总体设计；总体布局；轮挡油耗i最大起飞重量；参数优化；中图分类号：V221．6文献标识码：ADoI：10．16615／j．cnki．1674—8190．2016．02．013optimizationDesignofanAirplaneGeneralSchemeontheReductionof

3、FuelConsumptionZhangXu，YueI。iangming，WangBin(TheSecondResearchInstitute，ChinaAcademyofAerospaceAerodynamics，Be小ng100074，China)Abstract：FueIconsumptionisoneofthemostimportantparametersinjudgingtheeconomicalefficiencyofai卜planes．BasedontheBreguetrangeequation，mainwaystor

4、educethefuelconsumptionofairplanearedis—cussed．UnderthebackgroundofconceptualdesignofanairpIane，influencestudiesofcruisespeed，cruiseaIti—tudeandaspectratioofwingontheblockfuelandthemaximumtake—offweight(MTOW)arecarriedoutonthepremiseofllttlechangeinthegenerallayout．Acc

5、ordingtotheresearchresults，generallayoutoptimizationandcertaindeVelopmentsareappliedtotheinitialdesign，andthechangesofblockfuel，operationalemptyweight(0EW)andMTOWareanalyzedduringthedeVelopments．Theresultsindicatethattheoptimizationdesignbringsa3．92％decreaseintheblockf

6、uelanda100kgreductioninMT()Wduringthesamedesignrange．Keywords：airplanegeneraldesign；generallayout；blockfuel；MTOW；parameteroptimization0引言随着燃油价格的不断上涨，飞机的燃油成本已经占到航空公司运营成本的40％以上[1]，导致许多航空公司面临着成本上升、效益下降的困境，油耗成为衡量飞机经济性的一项重要指标，更直接影响飞机的市场竞争力心。]。与此同时，国际社会对节能减排的呼声日益高涨，例如欧盟从2012

7、年起已对所有进出欧洲国家机场的航班征收碳排放税，收稿日期：2016一01—18；修回日期：2016一02—24通信作者：岳良明，250819185@qq．com作为高能耗的民航运输业也不得不积极应付嘲。国外针对民机概念设计已有较为成熟的商业软件(例如Piano—X、AAA等‘6])，这些软件对油耗、经济性都有所涉及，但仍存在很多不足，包括模块化不强，难以兼容优化平台等。国内李晓勇等Ⅲ对经济性设计的技术途径进行了一些探索，周琳等¨1研究了一种油耗指标的分解方法。上述研究多数针对设计理念和方法，并未将关于油耗的总体布局优化有机融合到概念

8、设计流程中。本文分析降低飞机油耗的主要途径，研究巡航速度、巡航高度、机翼展弦比对飞机轮挡油耗与最大起飞重量的影响，并根据研究结果进行布局优化航空工程进展第7卷与方案衍变。1理论分析与设计途径1．1理论分析飞机航程的Breguet公式‘