[發明專利]一種基于二次降階的帶操縱面機翼非定常氣動力模擬方法

無效

• 申請號: 201210376333.5
• 申請日: 2012-10-07
• 公開（公告）號: CN102866637A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 谷迎松;胡巍;楊智春
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種基于二次降階的帶操縱面機翼非定常氣動力模擬方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：建立帶操縱面機翼的網格模型，采用面樣條插值方法分別確定帶操縱面機翼中的主機翼和操縱面上的激振點和拾振點的位置，并得到帶操縱面機翼的頻域降階氣動力模型；采用最小狀態法將頻域降階氣動力模型轉換到時域空間，得到帶操縱面機翼的初步時域氣動力降階模型；所述帶操縱面機翼的初步時域氣動力降階模型分為主機翼的初步時域氣動力降階模型和操縱面的初步時域氣動力降階模型；

步驟2：在帶操縱面機翼的操縱面上選取兩個點作為二次降階后的激振點，所述兩個點中一個在操縱面的鉸鏈軸上，另一個在鉸鏈軸外；

步驟3：將步驟1初步時域氣動力降階模型中操縱面上的N個激振點的激振力等效到步驟2中選定的兩個激振點上，并保持拾振點與步驟1中操縱面初步時域氣動力降階模型上的拾振點相同，得到操縱面的二次時域氣動力降階模型；將操縱面的二次時域氣動力降階模型與主機翼的初步時域氣動力降階模型合并得到帶操縱面機翼的二次時域氣動力降階模型；所述激振力等效的要求為：

Fh+Fs=Σi=1NFi]]>

Fs×ds=Σi=1NFi×di]]>

其中F_h、F_s分別表示步驟2中選定的兩個激振點上激振力，F_i表示步驟1初步時域氣動力降階模型中操縱面上的第i個激振點的激振力；d_s表示步驟2中操縱面鉸鏈軸外激振點的激振力相對于鉸鏈軸的力臂值，d_i表示步驟1初步時域氣動力降階模型中操縱面上第i個激振點的激振力相對于鉸鏈軸的力臂值。

2.根據權利要求1所述的一種基于二次降階的帶操縱面機翼非定常氣動力模擬方法，其特征在于：

步驟4：在模態坐標下建立帶操縱面機翼結構的氣動彈性運動方程：

[M]{η··}+[B]{η·}+[K]{η}={F}]]>

其中[M]、[B]、[K]∈R^n×n分別是帶操縱面機翼結構的廣義質量、廣義阻尼和廣義剛度矩陣，{η}∈Rⁿ是廣義坐標向量，{F}∈Rⁿ是廣義氣動力向量，n是模態階數；將帶操縱面機翼結構的氣動彈性運動方程寫為狀態空間形式，得到：

η·η··=0O-M-1K-M-1Bηη·0M-1F]]>

步驟5：將步驟1中帶操縱面機翼的初步時域氣動力降階模型代入步驟4中帶操縱面機翼結構的氣動彈性運動方程的狀態空間形式中，建立帶操縱面機翼的一次降階顫振仿真模型；將步驟3中帶操縱面機翼的二次時域氣動力降階模型代入步驟4中帶操縱面機翼結構的氣動彈性運動方程的狀態空間形式中，建立帶操縱面機翼的二次降階顫振仿真模型；在帶操縱面機翼的一次降階顫振仿真模型和二次降階顫振仿真模型中給帶操縱面機翼結構施加相同的飛行速度參數和相同的脈沖激勵，得到帶操縱面機翼結構二次降階前的時域氣彈響應和二次降階后的時域氣彈響應；

步驟6：重復步驟2至步驟6，以

obj2=Σt=0tn(re(t)-r(t))2]]>

取最小值為目標函數，對操縱面上兩個二次降階后的激振點位置采用優化算法尋優，其中t_n是步驟5中顫振仿真模型總的仿真時長，r(t)、r_e(t)分別為t時刻，帶操縱面機翼結構上一個參考點的二次降階前的時域氣彈響應值和二次降階后的時域氣彈響應值；以尋優結果建立操縱面的二次時域氣動力降階優化模型，將操縱面的二次時域氣動力降階優化模型與主機翼的初步時域氣動力降階模型合并得到帶操縱面機翼的二次時域氣動力降階優化模型。