[发明专利]开裂式舵面气动弹性建模方法

说明书

本发明公开了一种开裂式舵面气动弹性建模方法，包括：S100针对全机建立流场三维网格，进行指定条件下的CFD计算获得各部件气动力分布；S102建立开裂式舵面结构三维有限元模型，确定模型各物面的插值节点；S104将各部件的气动力分别插值到模型对应物面的插值节点，进行结构静力分析得到全机结构弹性变形；S106将各部件结构弹性变形分别插值到各物面的流场网格，进行全流场域动网格获得弹性变形后的流场网格；S108针对弹性变形后的流场网格进行CFD计算；S110判断计算结果是否满足静气动弹性收敛条件，满足转S112，否则转S114；S112完成静气动弹性建模；S114获取弹性变形后的气动力，执行S104‑S110。由此更好地实现开裂式舵面气动弹性建模。

技术领域

本发明涉及飞行器气动弹性技术领域，尤其涉及一种开裂式舵面气动弹性建模方法。

背景技术

开裂式舵面是一种无人机的操纵面形式，一般布置在机翼后缘，飞行过程中通过上下两片舵面偏转在单侧机翼产生阻力，从而产生偏航力矩，或者在下降阶段双侧舵面同时打开用于产生阻力。对于一般气动布局的机翼、舵面来说，采用常规的气动弹性建模方法便可开展分析，然而对于开裂式舵面来说，一方面舵面与机翼连接机构较为特殊，结构有限元建模要准确模拟连接机构的刚度特性。另一方面开裂式舵面上下两片舵在空间上距离很近，气动力和位移却存在较大差异，采用常规的气动弹性插值方法会带来计算误差甚至产生错误的计算结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种开裂式舵面气动弹性建模方法，能够解决上述现有技术中的问题。

本发明的技术解决方案：一种开裂式舵面气动弹性建模方法，其中，该方法包括：

S100，针对全机建立流场三维网格，进行指定条件下的CFD计算获得各部件的气动力分布；

S102，建立开裂式舵面结构三维有限元模型，确定所述模型各物面的插值节点；

S104，将各部件的气动力分别插值到结构三维有限元模型对应物面的插值节点，进行结构静力分析得到全机结构弹性变形；

S106，将各部件结构弹性变形分别插值到各物面的流场网格，并进行全流场域动网格获得弹性变形后的流场网格；

S108，针对弹性变形后的流场网格进行CFD计算；

S110，判断计算结果是否满足静气动弹性收敛条件，如果满足转至S112，否则转至S114；

S112，完成静气动弹性建模；

S114，获取弹性变形后的气动力，并基于弹性变形后的气动力执行S104-S110。

优选地，各部件的气动力包括机翼气动力、开裂上舵面气动力和开裂下舵面气动力。

优选地，在针对全机建立流场三维网格的过程中，机翼、开裂上舵面和开裂下舵面物面网格之间具有预定缝隙。

优选地，所述预定条件包括指定马赫数、指定高度、指定攻角、指定侧滑角和指定舵偏角。

优选地，建立开裂式舵面结构三维有限元模型，确定所述模型各物面的插值节点包括：

在悬挂接头处建立多点约束MPC，约束绕铰链线的转动自由度之外的其余5个自由度；

采用一个弹簧单元模拟直线舵机刚度，通过两个杆单元分别连接至开裂上舵面和开裂下舵面以模拟连杆机构，悬挂点到杆元的垂直距离为操纵力臂，通过杆单元的拉压力和力臂模拟舵面的旋转刚度，完成开裂式舵面结构三维有限元模型建模；

基于所述模型分别确定机翼、开裂上舵面和开裂下舵面的插值节点。

优选地，判断计算结果是否满足静气动弹性收敛条件包括：