[发明专利]基于离散阵风超越数曲线的耐久性编制严重阵风谱的方法

说明书

本发明涉及严重阵风谱编制技术领域，特别涉及基于离散阵风超越数曲线的耐久性编制严重阵风谱的方法。该方法通过对阵风速度超越数曲线族统计分析，外推获取对应90％飞机使用情况阵风速度曲线，采用Twist编谱方法编制得到严重阵风谱，进而计算得到过载谱，进而编制得到飞‑续‑飞过载谱，严重谱的过载幅值相比平均谱有所提高，总循环数明显增大。该方法在飞机结构设计定型阶段，保证使用条件下结构的使用安全，全面考虑影响寿命分散的因素，进行耐久性分析、试验和全尺寸疲劳试验评估机群结构的安全寿命。目前，在飞机结构耐久性分析和试验中采用严重谱，反映飞机在设计使用分布内的严重使用情况，使机队90％飞机预期满足设计使用寿命。

技术领域

本发明涉及严重阵风谱编制技术领域，特别是涉及基于离散阵风超越数曲线的耐久性编制严重阵风谱的方法。

背景技术

目前，耐久性设计严重阵风谱编制的方法主要包括：(1)离散阵风模型。离散阵风模型认为大气的风速之所以会存在风速偏离平均状态的情况，是因为大气中存在着一个个离散的，互不关联的紊流团，这些紊流团内部不同区域的风速不同，与大气平均风速相叠加，便形成了阵风。作一维简化，将阵风结构简化为“1-COS”形脉冲。以垂直阵风为例，认为沿飞行轨迹，一个紊流团从边缘到中心再到边缘的垂直阵风速度呈现“1-COS”的变化，紊流团中心的风速偏离大气平均风速最多，将其记为离散阵风速度U_de。一维阵风不考虑阵风沿飞机翼展方向的变化，如图1所示。(2)阵风超越数曲线。离散阵风超越数曲线是对飞机使用过程进行的阵风载荷的大小及次数的表征。一般采用以离散阵风速度的实数值为横坐标，超越数的对数值为纵坐标的曲线表示。在飞机使用过程中，每经历一次阵风载荷，可得知该次阵风载荷对应的离散阵风速度，然后记该离散阵风速度值对应的超越数增加一次。对飞机足够长的使用时间进行离散阵风速度超越数的计数，就得到了阵风超越数曲线。对足够多的飞机进行总的离散阵风速度超越数的计数，就得到了反映机群平均情况的平均阵风速度超越数曲线。但这两种方法都无法在保证使用安全的情况下，无法充分考虑影响机群寿命的因素，进而评估机群结构的安全寿命。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供基于离散阵风超越数曲线的耐久性编制严重阵风谱的方法，以解决上文提到的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于离散阵风超越数曲线的耐久性编制严重阵风谱的方法，其包括：

对同类飞机的实测U_de超越数曲线数据进行标准化，得到不同高度的标准化超越数曲线族；

按指定阵风速度下的超越数ΔN服从对数正态分布，对所述不同高度的标准化超越数曲线族进行处理得到对数正态分布的分布参数的拟合结果；

根据所述拟合结果，计算U_dei下预设覆盖率p对应的ΔN_i.p，排序后得到累积超越数N_i,p，由(U_de，N_p)_i获得对应所述预设覆盖率p的U_de超越数曲线；

结合飞机设计使用剖面的任务段参数，由所述严重阵风谱的U_de超越数曲线得到使用剖面的单次飞行过载谱；

根据“飞-续-飞”块谱的长度及构成方式，对不同使用剖面的单次飞行过载谱进一步随机排序，得到完整的“飞-续-飞”试验块谱。

在一些实施例中，优选为，所述根据所述拟合结果，计算U_dei下预设覆盖率p对应的ΔN_i.p，排序后得到累积超越数N_i,p，由(U_de，N_p)_i获得对应所述预设覆盖率p的U_de超越数曲线包括：