[發明專利]一種飛機空中投放空副油箱落地范圍的仿真方法

有效

• 申請號: 201611081813.3
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106777573B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 黃琪;楊廣;韓濤鋒;王日生;蔣盼盼;付朋遠;劉晗;倪金付
• 申請（專利權）人: 江西洪都航空工業集團有限責任公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/15
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

1.一種飛機空中投放空副油箱落地范圍的仿真方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)計算副油箱的氣動特性

根據副油箱的幾何外形，采用CFD數值計算得到副油箱的氣動特性，副油箱的氣動特性包括隨迎角及馬赫數變化的升力系數、阻力系數、俯仰力矩系數、側向力系數、滾轉力矩系數及偏航力矩系數；

2)計算飛機投放空副油箱的外掛物分離特性

根據飛機的氣動特性、副油箱的氣動特性、空副油箱質量特性，采用CFD數值方法，計算在飛機流場影響下，飛機空副油箱投放過程中，飛機的外掛物分離特性，得到保證空副油箱投放分離安全性的飛機飛行馬赫數及迎角，同時得到空副油箱相對飛機的投放分離初始速度、迎角及姿態角參數；

3)計算投放時空副油箱的初始飛行參數

根據飛機投放空副油箱的外掛物分離特性，在飛機允許投放空副油箱的馬赫數及迎角限制范圍內，給定飛機的飛行高度、速度及姿態角，結合空副油箱投放相對飛機的初始狀態，計算得到投放時空副油箱的初始速度、高度及姿態角的初始飛行參數；

4)建立飛機空中投放時空副油箱的飛行軌跡仿真模型

根據空副油箱投放相對于飛機體軸的初速，結合飛機飛行的高度、速度及姿態角，并考慮疊加大氣風速的影響，求空副油箱投放時相對地軸的速度：

V_{xE_0}＝V₀×cosθ+V₁+V_wx

V_{yE_0}＝V₀×sinθ+V_wy

其中，V_{xE_0}為空副油箱投放時相對地軸的初始前向速度；

V_{yE_0}為空副油箱投放時相對地軸的初始法向速度；

V₁為飛機平飛的真空速；

V_wx為大氣風速相對地軸的水平分量；

V_wy為大氣風速相對地軸的垂直分量；

空副油箱投放時，空副油箱的真空速V_q為空副油箱相對于飛機體軸的初速V₀與飛機平飛真空速V₁的矢量和，即空副油箱投放時相對地軸的前向速度V_{xE_0}與相對地軸的法向速度V_{yE_0}的矢量和，

空副油箱投放后，由于受到氣動力及自身重量影響，水平速度減小，下降速度逐漸增加，高度下降，直至空副油箱落地為止；

空副油箱在整個飛行過程中的氣動力計算為：

D＝c_x×q×S；L＝c_y×q×S；

其中，空副油箱的氣動力系數c_x、c_y按照當前狀態的馬赫數M數值，插值計算得到；速壓ρ為所在氣壓高度的大氣密度；

空副油箱在整個飛行過程中的軌跡角φ計算為：

其中，V_xE為空副油箱在地軸系上的水平速度，水平向前為正；

V_yE為空副油箱在地軸系上的垂直速度，垂直向上為正；

空副油箱在整個飛行過程中受到的合力，分解至地軸系上的分量為：

F_xE＝－L×sinφ－D×cosφ；

F_yE＝L×cosφ－D×sinφ－G；

其中，F_xE為空副油箱受力在地軸系的水平分量，水平向前為正；

F_yE為空副油箱受力在地軸系的垂直分量，垂直向上為正；

則空副油箱在整個飛行過程中，在地軸系上的飛行加速度為：

a_xE＝F_xE/m；

a_yE＝F_yE/m；

其中，m為空副油箱的質量；

a_xE為空副油箱在地軸系上的水平加速度，水平向前為正；

a_yE為空副油箱在地軸系上的垂直加速度，垂直向上為正；

根據地軸系上的加速度，積分求出在地軸系上的飛行速度為：

V_xE＝∫a_xE dt；

V_yE＝∫a_yE dt；

然后根據地軸系的速度，積分求出在地軸系上的飛行距離為：

L_x＝∫V_xE dt；

L_y＝∫V_yE dt；

通過數值積分迭代，當空副油箱的垂直距離L_y的變化量等于空副油箱投放時的初始高度時，則空副油箱落地，此時空副油箱飛行的水平距離即為L_x；

空副油箱的側向距離的計算方法與空副油箱飛行的水平距離的計算方法一致，僅需將初始水平速度替換為相應的初始側向速度并疊加大氣側風影響即可，從而建立飛機空中投放時空副油箱的飛行軌跡仿真模型，而后在飛行軌跡仿真模型中輸入仿真參數，即得到飛機空中投放空副油箱落地范圍。