Вплив оптимальної зміни висоти польоту на економію палива та збільшення дальності літака

The aim of the work – is to develop a method for determining the optimal flight parameters of an aircraft and assessing the impact of optimization on reducing fuel consumption and increasing the maximum flight range.The research method consists in a theoretical analysis of data from literary sources and the determination of dependencies between optimal flight altitudes and the change of airplane’s traction, which occurs due to fuel consumption during the flight.Results obtained. The optimal flight parameters were determined: the height and speed of the aircraft, taking into account changes in its mass during fuel consumption during the flight. The dependences of the aerodynamic characteristics of the aircraft on the speed characteristics of the engines on the speed and height of the flight are taken into account. It is shown that for medium-range airplanes, an optimal change in altitude during the flight can give fuel savings of up to 14 % compared with fuel consumption when flying at the initial constant altitude. The estimation of the increase in the flight range of the aircraft due to fuel economy was made. A comparative analysis of the results obtained with the data of other authors is given.Scientific novelty. The relationship between aerodynamic quality, thrust-weight ratio and the height of the aircraft is determined. It has been established that in order to realize a flight with an optimal aerodynamic quality, the value of the optimum thrust-weight ratio of the aircraft during the flight must be constant. It is shown that an increase in the optimum flight altitude is associated with compensation for the change in thrust-to-weight ratio, which is caused by the change in aircraft weight as fuel consumption in flight.Practical value. An example of calculating the change in the optimal flight parameters of a medium-haul subsonic aircraft with typical characteristics has been performed. The optimal values of speed and altitude at the beginning and end of the cruising flight section have been determined. The calculation of fuel economy and increased flight range. It is shown that with a decrease in the mass of fuel during the flight, the optimum altitude of the aircraft of the Tu-154 type increases, which leads to fuel savings and an increase in range by 14 %, and gives grounds for obtaining permission from the control service by air traffic on a stepped change in flight levels. It was found that the optimal speed of the aircraft, with increasing flight altitude, decreases due to a decrease in the thrust ratio of the engines to the air density.  Мета роботи полягає в розробці методу визначення оптимальних параметрів польоту літака і оцінки впливу оптимізації на зменшення витрат палива і збільшення максимальної дальності польоту.Метод дослідження полягає у теоретичному аналізі даних літературних джерел та визначенні залежностей між оптимальною висотою польоту та зміною тягоозброєності літака, яка відбувається за рахунок витрати палива під час польоту.Отримані результати. Визначено оптимальні параметри польоту: висота і швидкість літака з урахуванням зміни його маси при витраті палива під час польоту. Враховано залежності аеродинамічних характеристик планера літака швидкісних і витратних характеристик двигунів від швидкості і висоти польоту. Показано, що для середньомагістральних літаків оптимальна зміна висоти протягом польоту дає значну економію палива у порівнянні з витратою палива при польоті на початковій сталій висоті. Виконано оцінку збільшення дальності польоту літака за рахунок економії палива. Наводиться порівняльний аналіз отриманих результатів з даними інших авторів.Наукова новизна. Визначено співвідношення між аеродинамічною якістю, тягоозброєністю і висотою польоту літака. Встановлено, що для реалізації польоту з оптимальною аеродинамічною якістю, величина оптимальної тягоозброєності літака протягом польоту повинна бути постійною. Показано, що збільшення оптимальної висоти польоту пов’язано з компенсацією зміни тягоозброєності, яка обумовлена зміною ваги літака при витрати палива в польоті.Практична цінність. Виконано приклад розрахунку зміни оптимальних параметрів польоту середньомагістрального дозвукового літака з типовими характеристиками. Визначено оптимальні значення швидкості і висоти на початку і кінці ділянки крейсерського польоту. Виконано розрахунок економії палива і збільшення дальності польоту. Показано, що при зменшенні маси палива під час польоту, оптимальна висота польоту літака типу Ту-154 збільшується, що призводить до економії палива і збільшення дальності на 14 %, і дає підстави для отримання дозволу з боку служби управління повітряним рухом на ступінчасту зміну ешелонів висоти протягом польоту. Знайдено, що оптимальна швидкість літака при збільшенні висоти польоту, зменшується внаслідок зменшення відносини тяги двигунів до щільності повітря.