本发明公开了一种确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，一种确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，所述确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法有以下步骤：获取跑道条件参数，确定航空器满足所述跑道条件参数；确定航空器所需要的起飞推力；根据所述起飞推力选择对应的发动机转速。按照机场和航空器负载的真实的情况，直接生成选择正真适合的起飞推力，设定起飞工作状态的发动机转子转速，在完成飞机的起飞任务的同时，减少航空器的机件气动热力负荷，延长在翼常规使用的寿命，减少机件损坏风险，减少外场发动机的维护和维修成本。

  (19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 117010583 A (43)申请公布日 2023.11.07 (21)申请号 8.6 (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 中国航发商用航空发动机有限责任 公司 地址 200041 上海市闵行区莲花南路3998 号 (72)发明人 常诚武鹏李磊 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 专利代理师 喻学兵 (51)Int.Cl. G06Q 10/063 (2023.01) G06Q 50/30 (2012.01) G06F 17/10 (2006.01) 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (54)发明名称 确定航空器起飞所需要的发动机转速的方 法 (57)摘要 本发明公开了一种确定航空器起飞所需要 的发动机转速的方法，一种确定航空器起飞所需 要的发动机转速的方法，所述确定航空器起飞所 需要的发动机转速的方法有以下步骤：获取跑 道条件参数 ，确定航空器满足所述跑道条件参 数；确定航空器所需要的起飞推力；根据所述起 飞推力选择对应的发动机转速。按照机场和航空 器负载的真实的情况，直接生成选择正真适合的起飞推 力，设定起飞工作状态的发动机转子转速，在完 成飞机的起飞任务的同时，减少航空器的机件气 动热力负荷，延长在翼常规使用的寿命，减少机件损坏 A 风险，减少外场发动机的维护和维修成本。 3 8 5 0 1 0 7 1 1 N C CN 117010583 A 权利要求书 1/1页 1.一种确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，所述确定航空器起 飞所需要的发动机转速的方法有以下步骤： S1:获取跑道条件参数，确定航空器满足所述跑道条件参数； S2:确定航空器所需要的起飞推力； S3:根据所述起飞推力选择对应的发动机转速。 2.如权利要求1所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，在步 骤S1中，根据所述跑道条件计算跑道所允许的最大起飞重量，确定航空器的起飞重量小于 跑道所允许的最大起飞重量。 3.如权利要求1或2所述确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，在 步骤S1中，所述跑道条件参数还包括航空器在标准大气压下的离地速度、空气相对密度和 起飞滑跑的综合阻力系数。 4.如权利要求1所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，在步 骤S2中，建立航空器在不同的起飞重量下，起飞距离和起飞推力的关系。 5.如权利要求4所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，在步 骤S2中，根据如下公式确定航空器所需要的起飞推力： 其中，G为航空器的计算起飞重量，G为航空器的起飞重量，V为在标准大气条件下的离 0 0 地速度，Δ为空气相对密度，V为分解到跑道方向上的风速，g为重力加速度，P为发动机推 W a 力，K 为空气相对密度Δ对发动机推力影响的系数，μ为起飞滑跑综合阻力系数，i为跑道平 △ 均纵坡。 6.如权利要求4或5所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是， 在步骤S2中，根据起飞距离和起飞推力的关系，绘制第一曲线所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，确定 航空器的起飞重量、跑道长度，根据第一曲线图，确定航空器起飞所需要的最小起飞推力。 8.如权利要求1所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，在步 骤S3中，建立航空器发动机转速与航空器起飞推力的关系式，并绘制发动机转速与起飞推 力的第二曲线所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，在步 骤S3中，根据第二曲线所确定的发动机所需要的起飞推力，选择发动机的转 速。 10.如权利要求1所述的确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，其特征是，在 步骤S3之后，将上述发动机转速的值输入到航空器起飞的所需要的最小转速参数中。 2 2 CN 117010583 A 说明书 1/5页 确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法 技术领域 [0001] 本发明涉及航空器领域，特别涉及一种确定航空器起飞所需要的发动机转速的方 法。 背景技术 [0002] 在民用航空发动机飞行的各个阶段中，起飞是很重要的一个环节。它必然的联系 到飞机飞行是否安全，而且对发动机的工作性能、噪声、排放以及油耗都很有重大的影 响。民用航空发动机为大涵道涡轮风扇发动机，涵道比较大，一般为5‑8左右，发动机产生的 推力大部分，约85％由发动机转子旋转产生，并且随着发动机转子转速的增加或减少，发动 机的推力可以连续变化，随转子转速增加或减少，现存技术中的航空发动机的起飞推力的 长期处在最大值状态，相应的发动机的转速也长期处在最大值，这降低了涡轮的常规使用的寿命， 增大了发动机的负荷，增加了发动机的维护成本和维修费用，降低了发动机的寿命以及发 动机的可靠性，同时降低了飞机运行的安全性和高效性，增加了航空公司的成本。 发明内容 [0003] 本发明要解决的技术问题是为客服现存技术中在航空器起飞阶段，航空器发动 机转速长期处在最大的缺陷，提供一种确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法。 [0004] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题： [0005] 一种确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，所述确定航空器起飞所需要的 发动机转速的方法有以下步骤： [0006] S1:获取跑道条件参数，确定航空器满足所述跑道条件参数； [0007] S2:确定航空器所需要的起飞推力； [0008] S3:根据所述起飞推力选择对应的发动机转速。 [0009] 在本方案中，按照机场和航空器负载的真实的情况，直接选择合适的起飞推力，设定 起飞工作状态的发动机转子转速，在完成飞机的起飞任务的同时，减少航空器的机件气动 热力负荷，延长在翼常规使用的寿命，减少机件损坏风险，减少外场发动机的维护和维修成本。 [0010] 较佳地，在步骤S1中，根据所述跑道条件计算跑道所允许的最大起飞重量，确定航 空器的起飞重量小于跑道所允许的最大起飞重量。 [0011] 在本方案中，计算得出目前条件下跑道所允许的起飞最大重量，确保航空器的起 飞重量小于跑道允许的最大重量。 [0012] 较佳地，在步骤S1中，所述跑道条件参数还包括航空器在标准大气压下的离地速 度、空气相对密度和起飞滑跑的综合阻力系数。 [0013] 在本方案中，选不一样的参数可以考虑影响航空器起飞推力的各种各样的因素，提 高起飞推力的计算准确度。 [0014] 较佳地，在步骤S2中，建立航空器在不同的起飞重量下，起飞距离和起飞推力的关 系。 3 3 CN 117010583 A 说明书 2/5页 [0015] 在本方案中，建立起飞距离和起飞推力的关系式，为进一步的根据不同的情况下 确定航空器所需要的起飞推力奠定基础。 [0016] 较佳地，在步骤S2中，根据如下公式确定航空器所需要的起飞推力： [0017] [0018] 其中，G为航空器的计算起飞重量，G为航空器的起飞重量，V为在标准大气条件下 0 0 的离地速度，Δ为空气相对密度，V为分解到跑道方向上的风速，g为重力加速度，P为发动 W a 机推力，K 为空气相对密度Δ对发动机推力影响的系数，μ为起飞滑跑综合阻力系数，i为跑 △ 道平均纵坡。 [0019] 在本方案中，根据牛顿第二运动定律可得，作用在物体上的力越大，产生的加速度 越大，到达预定速度的时间越短，因此在较长距离情况下，想要达到相同的速度，所需要的 作用力值越小，结合飞行力学原理推得上述公式。 [0020] 较佳地，在步骤S2中，根据起飞距离和起飞推力的关系，绘制第一曲线] 在本方案中，绘制第一曲线图为根据起飞距离确定所需的起飞推力奠定基础，利 用曲线图能更加直观地反映起飞距离和起飞推力的关系。 [0022] 较佳地，确定航空器的起飞重量、跑道长度，根据第一曲线图，得出航空器起飞所 需要的最小起飞推力。 [0023] 在本方案中，根据如上得到的关系，根据最大的跑到长度即可得到所需的最小起 飞推力。 [0024] 较佳地，在步骤S3中，建立航空器发动机转速与航空器起飞推力的关系式，并绘制 发动机转速与起飞推力的第二曲线] 在本方案中，绘制第二曲线图为确定航空器所需的起飞推力对应的转速提供基 础。 [0026] 较佳地，在步骤S3中，根据第二曲线所确定的发动机所需要的起飞 推力，选择发动机的转速。 [0027] 在本方案中，根据发动机所需的起飞推力，选择对应的转速。 [0028] 较佳地，在步骤S3之后，将上述发动机转速的值输入到航空器起飞的所需要的最 小转速参数中。 [0029] 在本方案中，将上述确定的最小转速这个参数输入发动机的起飞参数中，将发动 机推力的控制转换为对转子转速的控制，便于在实际起飞过程中的执行。 [0030] 本发明的积极进步效果在于：按照机场和航空器负载的实际情况，直接选择合适 的起飞推力，设定起飞工作状态的发动机转子转速，在完成飞机的起飞任务的同时，减少航 空器的机件气动热力负荷，延长在翼使用寿命，减少机件损坏风险，减少外场发动机的维护 和维修成本，使用减推力起飞，可以减少发动机的负荷，增加发动机的寿命以及增加发动机 的可靠性，提高飞机运行的安全性和高效性，从而降低了航空公司的运营成本。 4 4 CN 117010583 A 说明书 3/5页 附图说明 [0031] 图1为本发明实施例航空器的起飞过程示意图。 [0032] 图2为本发明实施例航空器的起飞重量、起飞距离和起飞推力的关系图。 [0033] 图3为本发明实施例航空器的起飞推力与发动机的转速之间的关系。 [0034] 图4为本发明实施例确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法的流程图。 具体实施方式 [0035] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。 [0036] 一种确定航空器起飞所需要的发动机转速的方法，如图4所示，确定航空器起飞所 需要的发动机转速的方法包括以下步骤： [0037] S1:获取跑道条件参数，确定航空器满足跑道条件参数； [0038] S2:确定航空器所需要的起飞推力； [0039] S3:根据起飞推力选择对应的发动机转速。 [0040] 在本实施例中，如图1所示，为航空器起飞的到离地的过程，航空器在跑道上加速 到离地起飞速度后，开始起飞；发动机按照机场和航空器负载的实际情况，直接选择合适的 起飞推力，设定起飞工作状态的发动机转子转速，在完成飞机的起飞任务的同时，减少航空 器的机件气动热力负荷，延长在翼使用寿命，减少机件损坏风险，减少外场发动机的维护和 维修成本，使用减推力起飞，可以减少发动机的负荷，增加发动机的寿命以及增加发动机的 可靠性，提高飞机运行的安全性和高效性，从而降低了航空公司的运营成本。 [0041] 在步骤S1中，根据跑道条件计算跑道所允许的最大起飞重量，使得航空器的起飞 重量小于跑道所允许的最大起飞重量。 [0042] 在本实施例中，计算得出目前条件下跑道所允许的起飞最大重量，确保航空器的 起飞重量小于跑道允许的最大重量。 [0043] 在步骤S1中，跑道条件参数还包括航空器在标准大气压下的离地速度、空气相对 密度和起飞滑跑的综合阻力系数。 [0044] 在本实施例中，选择不同的参数可以综合考虑影响航空器起飞推力的各种因素， 提高起飞推力的计算准确度。 [0045] 在步骤S2中，建立航空器在不同的起飞重量下，起飞距离和起飞推力的关系。 [0046] 在本实施例中，建立起飞距离和起飞推力的关系式，为进一步的根据不同的情况 下确定航空器所需要的起飞推力奠定基础。 [0047] 在步骤S2中，根据如下公式确定航空器所需要的起飞推力： [0048] [0049] 其中，G为航空器的计算起飞重量，G为航空器的起飞重量，V为在标准大气条件下 0 0 的离地速度，Δ为空气相对密度，V为分解到跑道方向上的风速，g为重力加速度，P为发动 W a 机推力，K 为空气相对密度Δ对发动机推力影响的系数，μ为起飞滑跑综合阻力系数，i为跑 △ 5 5 CN 117010583 A 说明书 4/5页 道平均纵坡。 [0050] 在本实施例中，根据牛顿第二运动定律可得，作用在物体上的力越大，产生的加速 度越大，到达预定速度的时间越短，因此在较长距离情况下，想要达到相同的速度，所需要 的作用力值越小，结合飞行力学原理推得上述公式。 [0051] 在步骤S2中，根据起飞距离和起飞推力的关系，绘制第一曲线所示，横坐 标为航空器的起飞距离，最左侧的纵坐标为航空器的起飞重量，根据上述公式，确定不同的 起飞重量下(最小为14吨、最大为28吨)，根据跑道不同的长度(即图中的L1，L2和L3)，计算 得出不同的起飞重量下不同的跑道长度所需要的起飞推力，后选择不同的航空器不同的起 飞重量，重复上述步骤，即可得到不同起飞重量下，不同的起飞距离所需要的起飞推力。 [0052] 在本实施例中，绘制第一曲线图为根据起飞距离确定所需的起飞推力奠定基础， 利用曲线图可以更加直观地反映起飞距离和起飞推力的关系。后根据实际的航空器的起飞 重量和跑道长度，根据第一曲线，得到航空器起飞所需要的最小起飞推力。 [0053] 在本实施例中，根据如上得到的关系，根据最大的跑到长度即可得到所需的最小 起飞推力。 [0054] 在步骤S3中，建立航空器发动机转速与航空器起飞推力的关系式，并绘制发动机 转速与起飞推力的第二曲线％时，本实施例中的航空器 可以实现满载重量49吨。 [0055] 在本实施例中，根据实际的起飞推力值，根据绘制第二曲线图，为确定航空器所需 的起飞推力对应的转速提供基础。 [0056] 在步骤S3中，根据第二曲线所确定的发动机所需要的起 飞推力，选择发动机的转速，即根据得出的纵坐标的值选择图上对应的横坐标的数值，即是 发动机最小的转速。 [0057] 在本实施例中，根据发动机所需的起飞推力，选择对应的转速。 [0058] 在步骤S3之后，将上述发动机转速的值输入到航空器起飞的所需要的最小转速参 数中，把发动机推力的控制转换为对转子转速的控制，便于在实际起飞过程中的执行。 [0059] 在本实施例中，将上述确定的最小转速这个参数输入发动机的起飞参数中，按照 设定的工作转速进行起动发动机，完成飞机的起飞工作后恢复初始状态。 [0060] 本方法通过计算分析得出航空器起飞过程对应推力敏感参数特性曲线，转速与推 力的对应关系，针对航空器发动机转速‑推力关系，制定起飞工作方法，简单明确；按照机场 和航空器负载的真实的情况，直接生成选择合适的起飞推力，设定起飞工作状态的发动机转 子转速，在完成航空器的起飞任务的同时，减少机件气动热力负荷，延长在翼常规使用的寿命。 [0061] 在飞机起飞过程中，采用降低发动机推力的方法进行飞机起飞，在保证完成起飞 任务的前提下可以提高外场发动机使用寿命，降低民航公司经营成本。有益效果如下：减少 起飞工作状态时间，减少起飞过程中的发动机燃油消耗，降低了发动机各个零部件的气动 热力工作负荷；发动机热端部件的寿命可显著增加，且发动机性能衰退速度也会降低，延长 了发动机的在翼常规使用的寿命；发动机处在低状态工作，减少机件损坏风险，减少外场发动机的 在翼维护和维修成本。 [0062] 在民航机的实际日常运营中飞机的实际起飞重量大都低于当时环境条件限制下 的最大起飞重量，这时就可以使用比最大起飞推力小的推力来进行起飞从而可以延长发动 6 6 CN 117010583 A 说明书 5/5页 机常规使用的寿命与健康使用时间，降低发动机使用维护成本，更好的满足环保减噪的要求。 [0063] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅 是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离 本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和 修改均落入本发明的保护范围。 7 7 CN 117010583 A 说明书附图 1/2页 图1 图2 8 8 CN 117010583 A 说明书附图 2/2页 图3 图4 9 9

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