[发明专利]非定常气动力计算精度评估及修正方法

说明书

本发明提供了一种非定常气动力计算精度评估及修正方法，包括：建立全飞行器动力学模型和全飞行器气动力网格模型；构建飞行器转动刚体模态振型和操纵面偏转刚体模态振型；将模态振型插值到全飞行器气动力网格模型中；计算获取各个通道的非定常气动力矩；基于操纵面测力风洞试验数据，计算获取各个通道的控制力矩；根据各个通道的非定常气动力矩和控制力矩计算获取各个通道的非定常气动力精度评估值；将各个通道的非定常气动力精度评估值分别与设定的对应通道的气动力精度评估阈值范围进行比较，根据精度评估值实现精度修正。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中非定常气动力由于无法通过试验测量数据校验而难以评估精度的技术问题。

技术领域

本发明涉及气动力分析技术领域，尤其涉及一种非定常气动力计算精度评估及修正方法。

背景技术

非定常气动力是飞行器气动弹性动力学计算和分析的重要部分，是颤振、气动伺服弹性、气动弹性动响应等分析的基本原始数据之一。目前的非定常气动力近似求解方法主要有两类：一类是基于频域的非定常气动力近似方法，得到离散减缩频的气动力系数矩阵(复数)；二类是基于时域的非定常气动力求解方法，以CFD/CSD耦合求解N-S方程、Euler方程为基础，得到时域气动力系数。其中，基于频域的非定常气动力近似方法又称为工程方法，具有计算效率高的特点，满足小攻角弱非线性工程分析需求，已广泛应用于各类工程型号研制。

非定常气动力数据直接影响气动弹性动力学分析结果的准确性，在工程分析中受气动力网格模型偏差、近似求解方法等影响，导致非定常气动力计算值存在误差，且难以通过地面试验技术获取准确数值。

发明内容

本发明提供了一种非定常气动力计算精度评估及修正方法，以解决现有技术中非定常气动力由于无法通过试验测量数据校验而难以评估精度的技术问题。

本发明提供了一种非定常气动力计算精度评估及修正方法，非定常气动力计算精度评估及修正方法包括：建立全飞行器动力学模型和全飞行器气动力网格模型；基于全飞行器动力学模型，构建飞行器在俯仰、偏航和滚转三通道的飞行器转动刚体模态振型和操纵面偏转刚体模态振型；将三通道的飞行器转动刚体模态振型和操纵面偏转刚体模态振型插值到全飞行器气动力网格模型中；基于插值后的全飞行器气动力网格模型，利用频域非定常气动力求解方法计算获取飞行器的各个通道的非定常气动力；根据各个通道的非定常气动力计算获取各个通道的非定常气动力矩；基于操纵面测力风洞试验数据，计算获取各个通道下操纵面单位角度偏转提供给飞行器的控制力，根据各个通道下操纵面单位角度偏转提供给飞行器的控制力计算获取各个通道的控制力矩；根据各个通道的非定常气动力矩和各个通道的控制力矩计算获取各个通道的非定常气动力精度评估值；将各个通道的非定常气动力精度评估值分别与设定的对应通道的气动力精度评估阈值范围进行比较，当任一通道的非定常气动力精度评估值超出设定的对应通道的气动力精度评估阈值范围时，调整全飞行器气动力网格模型，重复上述过程，直至任一通道的非定常气动力精度评估值均处于设定的对应通道的气动力精度评估阈值范围内，完成非定常气动力计算精度评估及修正。

进一步地，在将三通道的飞行器转动刚体模态振型和操纵面偏转刚体模态振型插值到全飞行器气动力网格模型中之后，非定常气动力计算精度评估及修正方法还包括：对插值后的全飞行器气动力网格模型的模态振型与插值前的模态振型相比对，当插值前后的模态振型之间的差值小于预设差值时，调整插值节点，重复上述过程，直至插值前后的模态振型之间的差值小于预设差值。

进一步地，构建飞行器在俯仰、偏航和滚转三通道的操纵面偏转刚体模态振型具体包括：根据俯仰、偏航和滚转三通道的操纵面控制定义，构建飞行器在俯仰、偏航和滚转三通道的操纵面偏转刚体模态振型。

进一步地，当飞行弹道为亚声速飞行器的飞行弹道时，选用偶极子网格法作为频域非定常气动力求解方法；当飞行弹道为低超声速飞行器的飞行弹道时，选用谐波梯度法或当地流活塞理论作为频域非定常气动力求解方法；当飞行弹道为高速飞行器的飞行弹道时，选用统一升力面理论、VanDyke二阶活塞理论或牛顿冲击理论作为频域非定常气动力求解方法。