本发明涉及航空飞行器航空科学，具体涉及一种飞机中止起飞刹车能量计算方法。
背景技术：
1、刹车能量是飞机在地面滑跑过程中使用刹车时，刹车装置所吸收的能量。飞机的机轮刹车能量是刹车系统的重要指标，直接限制着飞机中止起飞时的起飞重量和刹车速度。相比于着陆过程中踩刹车产生的能量，飞机中止起飞时起飞重量大、刹车速度大，产生的刹车能量也更大。因此，刹车能量计算方法的准确性，决定着飞机轮胎和刹车系统的安全性，以及飞机整个起降过程的安全性。其计算结果既不能过分保守，致使飞机刹车时的限制重量或限制速度过小，也不能太过冒进，导致大重量、大速度中止起飞时，刹车能量超过限制，致使轮胎爆胎或瘪胎，无法刹停飞机，飞机冲出跑道发生事故等。
2、目前，现有飞机刹车能量计算，存在以下三方面的不足：
3、1、现有刹车能量计算方法过于简单，未结合飞机地面运动模型，未考虑中止起飞时飞机实际飞行诸参数随时间的变化，存在较大误差。大部分文献资料的刹车能量直接等于飞机开始使用刹车时的动能，或者根据设计经验给出一个只和飞机重量、刹车速度相关的简化公式。
4、2、现有刹车能量计算未考虑放阻力伞后对刹车能量计算模型的影响，以及放阻力伞后对机轮刹车能量减小的贡献。
5、3、现有刹车能量计算未考虑机场跑道长度，存在飞机冲出跑道发生事故的风险。
6、基于此，我们需要提出一种详细计算飞机中止起飞刹车能量的方法。
技术实现思路
1、综合考虑上述现有技术的不足，针对前三点式常规布局飞机，本发明提供了一种飞机中止起飞刹车能量计算方法，该方法结合了飞机地面运动模型，并考虑飞机中止起飞放阻力伞全过程中的实际飞行诸参数，可获得飞机在机场跑道长度限制、以及在刹车系统能量限制下，中止起飞时的中止起飞速度和起飞重量，保证飞机高原飞行安全，为综合考虑飞机阻力伞减速能力设计以及刹车系统能力设计提供了新的较准确的思路。
2、本发明提供的技术方案是：
3、一种飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
4、步骤1：建立飞机地面运动模型；
5、步骤2：考虑放阻力伞情况，在飞机地面运动模型基础上建立做功模型，计算中止起飞刹车能量；
6、步骤3：对比刹车能量与刹车系统能量限制大小关系：若刹车能量＞刹车系统能量限制，则减小中止起飞速度，再返回上述步骤2；若刹车能量≤刹车系统能量限制，则继续进行步骤4；
7、步骤4：获得刹车系统能量限制下的飞机中止起飞速度、中止起飞刹车能量；
8、步骤5：根据中止起飞速度，计算各阶段滑跑距离，进而计算飞机中止起飞距离；
9、步骤6：对比中止起飞距离与机场跑道长度大小关系：若中止起飞距离＞机场跑道长度，则减小中止起飞重量，再返回上述步骤2；若中止起飞距离≤机场跑道长度，则继续进行步骤7；
10、步骤7：获得最终的中止起飞重量、中止起飞距离、中止起飞速度、中止起飞刹车能量。
11、进一步的，所述步骤1中，飞机地面运动模型，包括：
12、纵向：
13、垂向：
14、其中：m为飞机质量；a为水平加速度；t为发动机瞬时推力；α为飞机迎角；为发动机安装角；μ为轮胎与地面的摩擦系数；fn为飞机受到的支撑力；ρ为空气密度；v为飞机飞行速度；cl为飞机升力系数；s0、cd0分别为飞机机翼面积、阻力系数；s1、cd1分别为阻力伞面积、阻力系数；g为重力加速度；φ为机场跑道坡度。
15、进一步的，所述步骤2具体包括：
16、步骤2-1：建立发动机推力做功模型：计算发动机起飞推力做功wt1、发动机慢车推力做功wt2；
17、步骤2-2：建立滚动摩擦力做功模型：计算滚动摩擦力做功wn；
18、步骤2-3：建立气动阻力做功模型：计算气动阻力做功wd；
19、步骤2-4：建立阻力伞做功模型：计算阻力伞做功wd1；
20、步骤2-5：计算中止起飞刹车能量ws：
21、ws＝wt1+wt2-wn-wd-wd1。
22、进一步的，所述步骤4中获得刹车系统能量限制下的飞机中止起飞速度、中止起飞刹车能量，包括：
23、a)若ws≤wm，则刹车时使用的速度v为中止起飞速度，ws为中止起飞刹车能量；
24、b)若ws＞wm，则需减小中止起飞速度v，保持中止起飞重量g不变，按照步骤2～步骤3重新计算ws，直到ws≤wm，则此时的v为刹车系统能量限制下的中止起飞速度，对应的ws即为刹车系统能量限制下飞机中止起飞刹车能量。
25、优选的，所述中止起飞速度v＝v-n×δv，n＝1,2,3……，δv取0.1m/s或其他合理速度步长，v应不超过在相应重量下离地速度vlof、最大允许刹车速度vm中小者。
26、进一步的，所述步骤5具体包括：
27、步骤5-1：获得飞机从速度为零开始到收油门踩刹车时刻的滑跑距离l1；
28、步骤5-2：获得飞机从踩刹车时刻到放阻力伞时刻的滑跑距离l2；
29、步骤5-3：获得飞机从阻力伞放出时刻到抛弃时刻的滑跑距离l3；
30、步骤5-4：获得飞机从抛弃阻力伞时刻到飞机停止的滑跑距离l4；
31、步骤5-5：计算飞机中止起飞距离ls：
32、ls＝l1+l2+l3+l4。
33、进一步的，所述步骤7中，获得最终的中止起飞重量、中止起飞距离、中止起飞速度、中止起飞刹车能量，包括：
34、a)若ls≤l，则使用的起飞重量g为中止起飞重量、ls为飞机中止起飞距离、步骤4中获得的v为中止起飞速度、步骤4中获得的ws为中止起飞刹车能量；
35、b)若ls＞l，则需减小中止起飞重量g，按照步骤2～步骤6计算飞机中止起飞距离ls，直到满足ls≤l，则此时的起飞重量g为受机场跑道长度限制的最大中止起飞重量，对应的ls为跑道长度限制的飞机中止起飞距离，步骤4中获得的v为最大中止起飞速度，步骤4中获得的ws为机场跑道长度限制的最大中止起飞刹车能量。
36、优选的，所述中止起飞重量g＝m×g-n×δm×g，n＝1,2,3……，δm取飞机减重的单位质量。
37、有益效果
38、1、本发明结合飞机地面运动模型，考虑飞机中止起飞放阻力伞全过程中的实际飞行诸参数，较准确的给出了飞机中止起飞刹车能量计算方法，可获得飞机在机场跑道长度限制下、以及在刹车系统能量限制下，中止起飞时的中止起飞速度和起飞重量，为综合考虑飞机阻力伞减速能力设计以及刹车系统能力设计提供了新的较准确的方法思路。
39、2、本发明可以较准确的计算飞机中止起飞刹车能量，保证飞机高原飞行安全。飞机在高原条件下起飞时，由于空气密度减小，真空速增大，刹车能量较在平原时增大，因此，刹车能量计算的准确性显得尤其重要，直接关系着飞机高原机场的起飞性能优劣。
1.一种飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，所述步骤1中，飞机地面运动模型，包括：
3.如权利要求1所述的飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
4.如权利要求1所述的飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，所述步骤4中获得刹车系统能量限制下的飞机中止起飞速度、中止起飞刹车能量，包括：
5.如权利要求4所述的飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，所述中止起飞速度v＝v-n×δv，n＝1,2,3……，δv取0.1m/s或其他合理速度步长，v应不超过在相应重量下离地速度vlof、最大允许刹车速度vm中小者。
6.如权利要求1所述的飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：
7.如权利要求1所述的飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，所述步骤7中，获得最终的中止起飞重量、中止起飞距离、中止起飞速度、中止起飞刹车能量，包括：
8.如权利要求7所述的飞机中止起飞刹车能量计算方法，其特征在于，所述中止起飞重量g＝m×g-n×δm×g，n＝1,2,3……，δm取飞机减重的单位质量。
