留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于QAR数据的碳当量值适航符合性验证方法

曹惠玲 汤鑫豪

曹惠玲, 汤鑫豪. 基于QAR数据的碳当量值适航符合性验证方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(3): 474-480. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0272
引用本文: 曹惠玲, 汤鑫豪. 基于QAR数据的碳当量值适航符合性验证方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(3): 474-480. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0272
CAO Huiling, TANG Xinhao. Airworthiness compliance verification method of CO2 metric based on QAR data[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(3): 474-480. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0272(in Chinese)
Citation: CAO Huiling, TANG Xinhao. Airworthiness compliance verification method of CO2 metric based on QAR data[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(3): 474-480. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0272(in Chinese)

基于QAR数据的碳当量值适航符合性验证方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0272
基金项目: 

中央高校基本科研业务费专项资金 YCJJ201933

中国民航大学开放基金 000031020102

详细信息
    作者简介:

    曹惠玲, 女, 博士, 教授。主要研究方向:航空发动机性能分析、航空发动机节能减排, E-mail:hlcao@cauc.edu.cn

    汤鑫豪, 男, 硕士研究生。主要研究方向:航空发动机节能减排

    通讯作者:

    曹惠玲, E-mail:hlcao@cauc.edu.cn

  • 中图分类号: V217+.3;U8

Airworthiness compliance verification method of CO2 metric based on QAR data

Funds: 

the Fundamental Research Funds for the Central Universities YCJJ201933

Civil Aviation University of China Open Fund 000031020102

More Information
  • 摘要:

    为评估飞机碳排放水平并验证适航性,对国际民用航空组织最新的碳排放认证程序进行了研究。以比航程(SAR)和基准几何因子(RGF)组成的综合指标碳当量值作为评估适航性的度量,根据飞机最大起飞重量(MTOM)值选取试飞测量点,并确定对应的飞机碳当量值限制线。提出了一种基于快速存储记录器(QAR)数据的飞机碳当量水平快速评估方法,利用新服役飞机的QAR数据,使用多参数支持向量机回归(SVR)方法分别建立燃油消耗率和飞行速度相对于推力的修正关系,通过飞机总重换算求解3个飞行测量点条件下的SAR值,并计算碳当量值。使用一架B777-200新飞机的QAR数据进行实例分析,计算结果显示,该机型碳当量值为1.598 7,超出限制线20.5%。提出的基于QAR数据的碳当量值计算方法可以用于飞机碳排放水平的快速评估。

     

  • 图 1  飞机基准几何因子

    Figure 1.  Aircraft reference geometry factor

    图 2  飞机3个特征测量点

    Figure 2.  Three characteristic measuring points of aircraft

    图 3  飞机总重变化条件下的比航程值分布规律

    Figure 3.  Distribution law of SAR under changing condition of GW

    图 4  SAR和GW关系

    Figure 4.  Relationship between SAR and GW

    图 5  碳当量值符合性对比

    Figure 5.  CO2 metric conformity comparison

    表  1  测量点选取稳态容限条件

    Table  1.   Measuring point steady state tolerance limit condition

    参数 判稳条件
    马赫数Ma ΔMa < 0.005
    环境温度TAT ΔTAT < 1℃
    航向角α Δα < 3°
    俯仰角β Δβ < 3°
    滚转角σ Δσ < 3°
    地速GS ΔGS < 3.7km/h(2kt)
    地速变化率DGS ΔDGS < 2.8km/h/min (1.5kt/min)
    飞行高度ALT ΔALT < 23m (75ft)
    注:kt为速度单位,knots的缩写,此速度单位常用于航海、航空等领域。
    下载: 导出CSV

    表  2  测量点飞机总重条件

    Table  2.   Measuring point aircraft total weight condition

    实时总重量 表达式 数值/kg
    高总重量 0.92MTOM 227433
    中总重量 (0.92MTOM+0.45MTOM+
    0.63MTOM0.94)/2
    199643
    低总重量 0.45MTOM+0.63MTOM0.924 171853
    下载: 导出CSV

    表  3  部分时刻相关飞行参数

    Table  3.   Relevant flight parameters (partial)

    时刻/s WF.L/
    (kg·s-1)
    WF.R/
    (kg·s-1)
    EPR.L EPR.R TAS/
    (m·s-1)
    4302 0.8873 0.8730 1.1367 1.1357 246.206
    4943 0.8996 0.8996 1.1484 1.1484 244.407
    5384 0.9016 0.8994 1.1475 1.1484 245.178
    7125 0.8975 0.8934 1.1494 1.1504 244.793
    7966 0.8607 0.8627 1.1143 1.1145 243.407
    下载: 导出CSV

    表  4  比航程值和碳当量值计算结果

    Table  4.   SAR value and CO2 metric calculation results

    状态 实时
    总重量/kg
    SAR (1/SAR)AVG RGF CMC
    高总重量 227433 0.1978
    中总重量 199643 0.1473 0.1353 270.7 1.9264
    低总重量 171853 0.0969
    下载: 导出CSV

    表  5  喷气运输机碳当量限制值调整系数

    Table  5.   Jet plane CO2 metric limit value adjustment coefficient

    MTOM范围/kg C1 C2 C3
    5700 < MTOM < 60000 -2.73780 0.681310 -0.0277861
    MTOM>70395 -1.412742 -0.020517 0.0593831
    下载: 导出CSV
  • [1] ICAO CAEP.Review of technical proposals relating to aircraft engine emissions: CAEP/8-IP/21[R].Montréal: ICAO CAEP, 2010.
    [2] ICAO.Annex 16 to the convention on international aviation, environmental protection, Volume Ⅲ, CO2 certification requirement[S].Montréal: ICAO, 2017.
    [3] ICAO.Annex 16 Volume Ⅲ, Procedures for the CO2 emissions certification of aeroplanes[R].Montréal: ICAO, 2018.
    [4] FILIPPONE A.Analysis of carbon-dioxide emissions from transport aircraft[J].Journal of Aircraft, 2008, 45(1):185-197. doi: 10.2514/1.31422
    [5] SURYATI I, INDRAWAN I, ALIHTA K N.Study of carbon dioxide emission inventory from transportation sector at Kualanamu International Airport[C]//Conference on Engineering, Science and Technology.Bristol: IOP, 2018, 309: 012023.
    [6] RUTHERFORD D.Options for assessing the CO2 intensity of commercial aircraft under an airframe standard[R].[S.l]: ICCT, 2010.
    [7] BERNARDO J, BOLING B, PHILIPPE A, et al.CO2 emission metrics for commercial aircraft certification: A national airspace system perspective: PARTNER-COE-2012-002[R].[S.l]: PARTNER, 2012.
    [8] LIM D, KIRBY M, NAM T, et al.Assessment of carbon dioxide emission metric systems for an aircraft certification standard[J].Journal of Aircraft, 2015, 51(2):559-570. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=f8f3dcf041d845cb4f08ac5cdea1387c
    [9] GREEN J E, JUPP J A.CAEP/9-agreed certification requirement for the aeroplane CO2 emissions standard:A comment on ICAO Cir 337[J].The Aeronautical Journal, 2016, 120(1226):693-723. doi: 10.1017/aer.2016.19
    [10] KHARINA A, RUTHERFORD D.Fuel efficiency trends for new commercial jet aircraft: 1960 to 2014[R].Washington, D.C.: ICCT White Paper, 2015.
    [11] AMIZADEH F, ALONSO G, BENITO A, et al.Analysis of the recent evolution of commercial air traffic CO2 emissions and fleet utilization in the six largest national markets of the European Union[J].Journal of Air Transport Management, 2016, 55:9-19. doi: 10.1016/j.jairtraman.2016.04.006
    [12] ICCT.International Civil Aviation Organization CO2 standard for new aircraft[R].Washington, D.C.: ICCT, 2017.
    [13] WANG Q, WU K Y, ZHANG T J, et al.Aerodynamic modeling and parameter estimation from QAR data of an airplane approaching a high-altitude airport[J].Chinese Journal of Aeronautics, 2012, 25(3):361-371. doi: 10.1016/S1000-9361(11)60397-X
    [14] 曹惠玲, 阚玉祥, 薛鹏.应用支持向量回归机探索发动机VSV调节规律[J].北京航空航天大学学报, 2018, 44(7):1371-1377. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0523

    CAO H L, KAN Y X, XUE P.Exploration of engine VSV regulation law using support vector regression[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(7):1371-1377(in Chinese). doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0523
    [15] 梁坤, 左洪福, 孙见忠, 等.多元线性回归在引气系统故障诊断中的应用[J].北京航空航天大学学报, 2015, 41(9):1651-1658. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0633

    LIANG K, ZUO H F, SUN J Z, et al.Application of multiple linear regression to fault diagnosis of bleed air system[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2015, 41(9):1651-1658(in Chinese). doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0633
    [16] TURGUT E T.A novel method to identify the nox emissions of commercial aircraft during descent[J].Applied Mechanics and Materials, 2011, 110-116:2148-2155. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=10.4028/www.scientific.net/AMM.110-116.2148
    [17] 曹惠玲, 汤鑫豪, 苗佳禾.基于QAR数据的发动机LTO阶段氮氧化物排放量计算与分析[J].环境科学学报, 2018, 38(10):3900-3904. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hjkxxb201810013

    CAO H L, TANG X H, MIAO J H.Calculation and analysis of nitrogen oxide emission in LTO stage of engine based on QAR data[J].Acta Scientiae Circumstantiae, 2018, 38(10):3900-3904(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hjkxxb201810013
    [18] ICAO CAEP.Consideration of CO2 standards for aircraft engines: CAEP8-WG3-WP6-11[R].Montréal: ICAO CAEP, 2009.
    [19] CORTES C, VAPNIK V.Support-vector networks[J].Machine Learning, 1995, 20(3):273-297. doi: 10.1007/BF00994018
    [20] SUYKENS J A K, VAN GESTEL T, DE BRABANTER J, et al.Least squares support vector machine[M].Singapore:World Scientific, 2002.
  • 加载中
图(5) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  679
  • HTML全文浏览量:  49
  • PDF下载量:  162
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-31
  • 录用日期:  2019-08-30
  • 网络出版日期:  2020-03-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答