[发明专利]基于工程面元法的弹性气动数据精确获取方法

说明书

本发明提供一种基于工程面元法的弹性气动数据精确获取方法，方法包括：1、建立飞行器的风洞模型和真实模型；2、针对风洞模型和真实模型开展气动弹性性能评估，当判定基于风洞模型和真实模型的弹性气动数据均需要修正时，则进入步骤3；3、进行第一次弹性修正：利用风洞试验测量得到风洞模型的气动力系数；采用工程面元法计算风洞模型变形前后的气动力系数变化量；将风洞变形数据与气动力系数变化量相减，得到第一气动数据；4、进行第二次弹性修正：采用工程面元法计算真实模型变形前后的气动力系数变化量，并与第一气动数据叠加即得。本发明建立了两步走的弹性气动数据精确修正方法，得到的飞行弹性气动数据的精度得以大幅度提升。

技术领域

本发明涉及飞行器气动弹性技术领域，尤其涉及一种基于工程面元法的弹性气动数据精确获取方法。

背景技术

气动数据是评估飞行器飞行性能和操稳性能的重要依据之一。传统飞行器设计，气动数据主要来源为风洞测力试验，试验模型通常采用钢材加工。一般认为钢的材质较刚硬，在气动载荷下试验件变形较小，因此风洞单位的测量数据通常不做修改，直接用于飞行器设计。

随着飞行器设计朝着轻质化、大柔性发展，轻质大展弦比翼面的弹性变形已不可避免，因此传统飞行器设计，认为弹性变形对飞行器气动性能影响较小的设计思路，已经不能满足现代先进飞行器设计需求。而风洞试验获取的风洞气动性能与飞行气动性能不同，两者的差异主要受两方面因素的影响：一是风洞模型吹风变形对气动性能测量结果的影响，二是模型飞行时的真实变形对气动性能的影响。基于上述因素，风洞试验直接获取的变形数据无法直接用于飞行器设计，因此如何获取飞行状态的真实弹性变形气动数据成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种基于工程面元法的弹性气动数据精确获取方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、建立飞行器的风洞模型和真实模型；

步骤2、针对所述风洞模型和真实模型开展气动弹性性能评估，当根据评估结果判定基于所述风洞模型和真实模型的弹性气动数据均需要修正时，则进入步骤3；

步骤3、进行第一次弹性修正，包括：

基于所述风洞模型，利用风洞试验测量得到所述风洞模型的气动力系数；

采用工程面元法计算所述风洞模型变形前后的气动力系数变化量；

将所述风洞变形数据与气动力系数变化量相减，得到第一气动数据；

步骤4、进行第二次弹性修正，包括：

采用工程面元法计算真实模型变形前后的气动力系数变化量；

将所述真实模型的变形前后的气动力系数变化量与所述第一气动数据叠加即得。

进一步地，所述步骤2中，针对所述风洞模型开展气动弹性性能评估包括：

针对所述风洞模型，开展不同马赫数、攻角、侧滑角耦合下的极限动压状态气动弹性性能评估。

进一步地，所述步骤2中，针对所述真实模型开展气动弹性性能评估包括：针对所述真实模型，开展典型弹道条件及拉偏弹道条件下的气动弹性性能评估。

进一步地，所述针对风洞模型和真实模型的气动弹性性能评估的评估结果均包括：获取气动力系数的气动弹性修正量和舵效弹性修正量；并且当两者的评估结果均至少满足下述设定条件之一时，则判定两者的弹性气动数据均需要修正：

一)气动力系数的气动弹性修正量大于10％；二)舵效弹性修正量大于15％。

进一步地，所述利用风洞试验测量得到的气动力系数包括不同马赫数、攻角、侧滑角和舵偏角下的纵横向耦合气动系数和舵效气动系数。