在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法与流程

本发明属于飞艇试飞过程质量控制，特别涉及一种在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法。

背景技术：

1、目前对于对流层载人飞艇的研究相对较少，特别是对流层载人飞艇试飞过程质量的控制尚未形成一套基于浮空器自身特点的、行之有效的控制方法。

2、试飞是试验、验证、考核航空产品的性能、功能、品质和使用效能的重要手段，试飞过程质量直接关乎试飞的成败。对流层载人飞艇作为一种典型的轻于空气的航空器，其自身的特点决定了其试飞工作与固定翼飞机等重于空气的航空器的明显差别，最主要是因为飞艇总重量不仅包含了蒙皮、金属件等固体结构件的重量，同时包含了艇内空气和氦气等气体的重量。虽然这部分气体的重量几乎不会造成飞艇称重时在秤上的读数增加，那是因为艇体本身占用大气空间而产生的浮力足以将艇内气体重量抵消，这也正是浮空器升力的主要来源，但是飞艇的总重量计入内部气体重量后一方面会直接导致飞艇的惯性急剧增加，对飞艇的操作、状态控制带来挑战，另一方面艇体内部气体在实际飞行中会产生类似于飞机燃油箱内燃油振荡的现象，产生多变的附加惯性力，对飞艇的试飞过程质量控制带来严峻的挑战。由此可知艇内不可忽略的气体重量造成了其与飞机最大的区别之一。

3、当前载人飞艇的试飞状态控制仍然沿用的飞机试飞的控制思路，即仅通过对执行试飞工作的载人飞艇装机状态、装载状态、称重状态进行试飞前确认，而对于飞行过程中载人飞艇的状态控制主要依赖于飞行员个人的实时感知和经验判断，飞行员全过程虽然能实时读取飞艇的各类状态参数，例如艇内气体与大气之间的压力差值、艇内气体的摄氏温度、副气囊的丰满度、飞行迎角等等，但无法根据这些参数获知飞艇重浮力的信息，以及为维持飞艇经济飞行或降落应该何时采取何种抛掉重物（一般为镇重水）的措施，仅能进行飞艇状态的感性判断，这不仅对飞行员的心态、经验等综合素质要求极高，跟对试飞过程质量的管控带来极大的不确定性。

4、事实上，载人飞艇在飞行过程中艇内气体会因温度、压力等变化而出现相应的变化，最直接的就是，在忽略氦气泄漏的情况下艇内氦气重量保持不变，随着飞行高度上升，大气温度和大气压力降低，艇内氦气随之出现规律性膨胀，飞艇副气囊内空气体积随之相应减小，从而造成飞艇总重量的变化。若考虑到光照、大气湿度、风速等各方面的影响，以及飞艇内外部热传递的滞后性，飞艇总重量的变化会更加复杂，这表明飞艇的试飞状态控制不能仅仅依靠试飞前飞艇重量状态的确定，必须考虑试飞过程中艇内气体变化带来的改变，由此才能保证飞行员能依据对飞艇重浮力状态的实时掌握做出相应的飞行决策。

技术实现思路

1、本发明提供一种在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法。本发明提高了载人飞艇飞行效率，降低了飞行质量安全风险。

2、技术方案。一种在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法，步骤如下：

3、s1.获取空艇重量、缺装项目及其重量、增装项目及其重量；

4、s2.获取载人重量、燃油体积、镇重水重量；

5、s3.确认试飞阵地环境条件；

6、s4.确定飞艇内部气体状态；

7、s5.称取飞艇实际重量；

8、s6.基于s1～s5的数据计算出飞艇内部氦气的重量、氦气的体积、副气囊内空气的体积、飞艇的可升空极限高度、起飞重量、平衡重量；

9、s7.计算飞行过程中实时的氦气体积；

10、s8.基于飞艇总体积和s7的氦气体积算出副气囊体积；

11、s9.根据艇内氦气体积、空气体积，以及艇内温度、压力，计算飞行过程中的飞艇内部气体重量的总和，加上s1、s2获取的空艇重量、增减项重量及装载状态，得到飞艇飞行过程中实时的总重量；

12、s10.根据飞行过程中实时的大气温度、大气压力计算出大气密度，再计算出飞艇排开空气产生的总浮力；

13、s11.由飞艇的总浮力与其总重量的差值得到飞艇实时的净升力，进而得知飞行过程中飞艇实时的重浮力状态：若为正值则表示飞艇处于净轻状态，若为负值则表示飞艇处于净重状态。

14、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，还包括：

15、s12.根据试飞任务决定是否需要抛掉镇重、是否需要吸入更多空气、是否需要紧急释放氦气，并确定飞艇的飞高能力余量。

16、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，s1中的数据在飞艇试飞前装机状态确认时获取。

17、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，s2中的数据在依据试飞任务单确定飞行任务及飞艇装载状态时获取。

18、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，s3中，试飞阵地环境条件包括：阵地海拔高度、阵地大气温度、阵地大气压力。

19、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，s4中，飞艇内部气体状态包括氦气纯度、氦气温度、氦气压力、副气囊空气温度、副气囊内空气压力。

20、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，s7中，计算如下：

21、

v实时氦气=

m氦气/

ρ实时氦气，

22、式中，

v实时氦气为飞行过程中实时的氦气体积，

m氦气为艇内氦气重量，

ρ实时氦气为飞行过程中实时的氦气密度。

23、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，

ρ实时氦气计算如下：

24、

ρ实时氦气=[

ρ标准大气·(1-ω氦气)+

ρ标准氦气·ω氦气] ×

p氦气·

t标准大气/

p标准大气/

t氦气

25、式中：

ρ标准大气为标准大气条件下海平面空气密度，ω氦气为氦气纯度，

ρ标准氦气为标准大气压下海平面氦气密度，

p氦气为氦气绝对压力，

t标准大气为标准大气条件下海平面空气温度，

p标准大气为标准大气压，

t氦气为氦气温度。

26、前述的在线重量监测软式对流层载人飞艇试飞过程质量控制方法中，s8中副气囊体积如下计算：

27、

v副气囊=

v飞艇-

v实时氦气

28、式中：

v副气囊为副气囊体积，

v飞艇为飞艇总体积，

v实时氦气飞行过程中实时的氦气体积。

29、有益效果：本发明填补了软式对流层载人飞艇试飞过程状态监控和质量管控的空白，利用飞艇实时飞行状态在线监测数据，解算出飞艇重浮力情况，为飞行员飞行决策提供依据，提高载人飞艇飞行效率，降低飞行质量安全风险。

30、本发明形成了一套载人飞艇重浮力状态实时监测并为试飞任务提供决策依据的方法，使得飞行员可以依据科学的计算数据实时掌握飞艇的飞行状态，避免了过度依赖瞬时感受和个人经验做出飞行决策，极大地提高了试飞过程的质量和安全。