[發明專利]一種基于Catia二次開發計算飛機水上迫降靜水面漂浮特性的方法

有效

• 申請號: 201711272433.2
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109871562B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 左仔濱;江婷;吳彬;王明振;張家旭;何超
• 申請（專利權）人: 中國特種飛行器研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陸峰

1.一種基于Catia二次開發計算飛機水上迫降靜水面漂浮特性的方法，其特征在于，計算方法如下，

將飛機在水上迫降后的機身進水下沉的動態過程離散化為時間連續的準靜態過程，各靜態過程的銜接計算由自編程序控制，具體計算過程如下：

a)確定飛機參數

根據飛機對應的迫降狀態，確定其重量、重心(5)、滲漏源(11)、滲漏源面積、前艙門(6)的最低點(8)、后艙門(7)的最低點(9)，以上參數作為計算的輸入；給定一個進水量步進作為計算的迭代因子；

b)模型初始化

調用Catia軟件打開飛機模型，進入Generative Shape Design模塊，以飛機的重心(5)作為參考，對飛機模型和前艙門(6)最低點(8)的位置、后艙門(7)最低點(9)進行豎向偏移、縱傾旋轉和橫傾旋轉，然后建立兩個水平面表示內水面(2)和外水面(1)，內水面(2)必須低于外水面(1)；由內、外水面對飛機模型進行分割，得到內水面(2)以下的體積即為進水體積(4)，外水面(1)以下的體積即為飛機排水體積(3)，測量排水體積的形心得到浮心(10)；

c)計算某進水量下飛機的平衡狀態

進入Catia的Product Engineering Optimizer模塊，啟動Optimization命令，計算對應進水量下的飛機平衡狀態，得到最終飛機的橫傾角、縱傾角、內水面(2)的位置、外水面(1)的位置、前艙門(6)最低點(8)的位置、后艙門(7)最低點(9)的位置參數；

d)結果處理

根據c)得到的結果參數，計算前艙門(6)最低點(8)距外水面(1)的距離、后艙門(7)最低點(9)距外水面(1)的距離，同時計算當前進水量對應的進水時間；

e)判斷漂浮過程是否終止

當艙門最低點距外水面距離大于0時，飛機還具備繼續讓乘客安全逃生的能力，此時增加進水量，重復(c)-(e)過程；若艙門最低點距外水面距離等于或小于0，表明水面已沒過艙門，飛機不具備讓乘客安全逃生的能力，此時計算終止；

f)計算飛機漂浮時間

計算終止后，累加每個進水量的漂浮時間即得到飛機在水面漂浮的總時間；同時，可將結果保存到文件已備后期的深度分析。

2.如權利要求1所述的計算飛機水上迫降靜水面漂浮特性的方法，其特征在于，c)步驟的具體過程為：將步驟b)得到的飛機參數作為輸入，調用Catia軟件Product EngineeringOptimizer模塊中的Optimization命令，該命令相關設置為：

Optimization Type選擇“Target Value”；

“Target Value”填入飛機重心縱向坐標；

Free Parameters選擇內水面(2)、外水面(1)、飛機縱傾角、飛機橫傾角；

Constraints包括以下3個：飛機進水體積等于當前進水體積；飛機外水面以下排水體積等于飛機重量；飛機浮心與重心在同一條豎直線上；以上設置完成后，調用Optimization.Run命令開始計算。

3.如權利要求1所述的計算飛機水上迫降靜水面漂浮特性的方法，其特征在于，d)步驟具體步驟如下：

c)步驟計算完成后，可獲得此平衡狀態下的前艙門(6)的最低點(8)、后艙門(7)的最低點(9)，進而可計算出艙門距外水面(1)的距離；另外，可計算出當前進水量的進水時間t_i，計算方法如下；

其中Q_i為某時刻進水流量，其計算公式如下：

Q_i＝A·V_i···············公式2

公式2中：

A—滲漏源11面積(m²)

V_i—流速(m³/s)，其計算公式如下：

上式中：

μ—流量系數，滲漏源面積11較小或距水面較近時可取為0.6；

g—重力加速度(9.8m/s²)；

H—滲漏源11距外水面的距離(m)；

h—滲漏源11距內水面的距離(m)；

通過公式1～3可求出飛機進水Δ_i所需時間t_i。

4.如權利要求1所述的計算飛機水上迫降靜水面漂浮特性的方法，其特征在于，f)步驟具體步驟如下：

當最終計算完成后，將每個進水量對應的進水時間累加起來，即可得到飛機在水面漂浮的總時間t，如下公式4所示：

同時，可將計算過程中的浮態參數保存到文件以備后期對數據的深度處理分析。