[發(fā)明專(zhuān)利]一種單平面雙通道氣動(dòng)數(shù)據(jù)的雙平面三通道擴(kuò)展方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010077036.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111209521B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常江;楊波;苗昊春;閆志強(qiáng);盧鶯;王鵬;高曉波;婁江;武文斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/10
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/10;G06F17/16;F42B35/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 代麗;郭德忠

1.一種基于單平面雙通道六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)的雙平面三通道擴(kuò)展方法，其特征在于，對(duì)單平面雙通道六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)，包括阻力系數(shù)、滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)、縱向力系數(shù)、縱向力矩系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)以及側(cè)向力矩系數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，得到雙平面三通道六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù):將已有單縱向平面內(nèi)阻力系數(shù)及滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)拆分成零升與誘導(dǎo)部分，進(jìn)而在誘導(dǎo)部分同時(shí)將雙平面特征量即攻角α與側(cè)滑角β考慮在內(nèi)；利用軸對(duì)稱(chēng)特性在已有單縱向平面內(nèi)以側(cè)滑角代替攻角、偏航通道舵偏代替俯仰通道舵偏、結(jié)合滾轉(zhuǎn)通道舵偏及零舵偏插值得到缺失側(cè)向平面內(nèi)的側(cè)向力與力矩系數(shù)主要分量；

具體包括如下步驟：

步驟1，對(duì)單平面雙通道六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到相應(yīng)六分量數(shù)據(jù)；

其中，單平面雙通道六分量軸對(duì)稱(chēng)氣動(dòng)數(shù)據(jù)以縱向平面，俯仰通道，滾轉(zhuǎn)通道六個(gè)力與力矩分量數(shù)據(jù)，形式為cx1,cy1,cz1,mx1,my1,mz1；其中，俯仰通道用俯仰舵dz表示，滾轉(zhuǎn)通道用滾轉(zhuǎn)舵dx表示，插值數(shù)表α_b為m維向量，馬赫數(shù)Ma_b為n維向量，dx_b為x維向量，dz_b為y維向量；

相應(yīng)六分量數(shù)據(jù)cx1_dx,cy1_dx,cz1_dx,mx1_dx,my1_dx,mz1_dx為m*n*x維數(shù)組；cx1_dz,cy1_dz,cz1_dz,mx1_dz,my1_dz,mz1_dz為m*n*y維數(shù)組；

定義二維插值函數(shù)為interp2，三維插值函數(shù)為interp3；

步驟2，獲取雙平面三通道阻力系數(shù)：

三通道阻力系數(shù)包括彈身阻力系數(shù)、俯仰舵阻力系數(shù)、滾轉(zhuǎn)舵阻力系數(shù)以及偏航舵阻力系數(shù)；對(duì)阻力系數(shù)中的零升阻力系數(shù)與誘導(dǎo)阻力系數(shù)進(jìn)行拆分提取，提取零升阻力系數(shù)如下：

相應(yīng)提取誘導(dǎo)阻力系數(shù)如下：

其中，i＝1:m，j＝1:x；

彈身阻力系數(shù)包括零舵偏零升阻力系數(shù)、零舵偏縱向平面誘導(dǎo)阻力系數(shù)以及零舵偏側(cè)向平面誘導(dǎo)阻力系數(shù)，彈身阻力系數(shù)采用側(cè)滑角與零舵偏插值縱向平面內(nèi)滾轉(zhuǎn)通道舵產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力系數(shù)來(lái)代替零舵偏側(cè)向平面誘導(dǎo)阻力系數(shù)，彈身阻力系數(shù)綜合插值如下：

cx_0＝interp2(Ma_b,dx_b,cx1_dx_ls,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,α,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,-β,Ma,0)

滾轉(zhuǎn)舵阻力系數(shù)包括滾轉(zhuǎn)舵零升阻力系數(shù)、滾轉(zhuǎn)舵縱向平面誘導(dǎo)阻力系數(shù)以及滾轉(zhuǎn)舵?zhèn)认蚱矫嬲T導(dǎo)阻力系數(shù)，采用側(cè)滑角β與滾轉(zhuǎn)舵dx插值縱向平面內(nèi)滾轉(zhuǎn)通道舵產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力系數(shù)來(lái)代替滾轉(zhuǎn)舵?zhèn)认蚱矫嬲T導(dǎo)阻力系數(shù)，綜合插值如下：

cx_dx＝interp2(Ma_b,dx_b,cx1_dx_ls,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,α,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,-β,Ma,dx)

俯仰舵阻力系數(shù)在縱向平面內(nèi)由俯仰舵產(chǎn)生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,0)

偏航舵阻力系數(shù)在縱向平面內(nèi)由偏航舵產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β與偏航舵dy插值縱向平面內(nèi)俯仰舵產(chǎn)生的阻力系數(shù)來(lái)代替偏航舵阻力系數(shù)，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,0)

考慮阻力系數(shù)拉偏k_cx與舵效拉偏k_dx，得到雙平面三通道阻力系數(shù)如下：

cx＝cx_0*k_cx+...[cx_dx-cx_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,0)]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,0)]*k_dx

步驟3，獲取三通道縱向力系數(shù)：

三通道縱向力系數(shù)包括彈身縱向力系數(shù)、俯仰舵縱向力系數(shù)、滾轉(zhuǎn)舵縱向力系數(shù)以及偏航舵縱向力系數(shù)，其中彈身縱向力系數(shù)在縱向平面內(nèi)產(chǎn)生，采用零舵偏插值如下：

cy_0＝interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,α,Ma,0)

俯仰舵縱向力系數(shù)在縱向平面內(nèi)由俯仰舵產(chǎn)生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,α,Ma,dz)-cy_0

滾轉(zhuǎn)舵縱向力系數(shù)在縱向平面內(nèi)由滾轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,α,Ma,dx)-cy_0

前三項(xiàng)由單平面雙通道六分量數(shù)據(jù)直接插值所得；偏航舵縱向力系數(shù)采用側(cè)滑角β與偏航舵dy插值縱向平面內(nèi)俯仰舵產(chǎn)生的側(cè)向力系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,-β,Ma,-dy)

考慮縱向力系數(shù)拉偏k_cy與舵效拉偏k_dx，得到三通道縱向力系數(shù)如下：

cy＝cy_0*k_cy+...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,α,Ma,dx)-cy_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,α,Ma,dz)-cy_0]*k_dx+...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,-β,Ma,-dy)*k_dx

步驟4，獲取雙平面三通道側(cè)向力系數(shù)：

三通道側(cè)向力系數(shù)包括彈身側(cè)向力、偏航舵?zhèn)认蛄ΑL轉(zhuǎn)舵?zhèn)认蛄σ约案┭龆鎮(zhèn)认蛄Γ渲袕椛韨?cè)向力采用側(cè)滑角β，零舵偏插值縱向平面內(nèi)俯仰通道舵產(chǎn)生的縱向力系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

cz_0＝interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,-β,Ma,0)

偏航舵?zhèn)认蛄υ趥?cè)向平面內(nèi)由偏航舵產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β與偏航舵dy插值縱向平面內(nèi)俯仰通道舵產(chǎn)生的縱向力系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,-β,Ma,-dy)-cz_0

滾轉(zhuǎn)舵?zhèn)认蛄υ趥?cè)向平面內(nèi)由滾轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β與滾轉(zhuǎn)舵dx插值縱向平面內(nèi)滾轉(zhuǎn)通道舵產(chǎn)生的縱向力系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,-β,Ma,dx)-cz_0

俯仰舵?zhèn)认蛄υ诳v向平面內(nèi)由俯仰舵產(chǎn)生，、由單平面雙通道六分量數(shù)據(jù)直接插值所得如下：interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,α,Ma,dz)

考慮側(cè)向力系數(shù)拉偏k_cz與舵效拉偏k_dx，綜合得三通道縱向力系數(shù)如下：

cz＝cz_0*k_cz+...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,-β,Ma,dx)-cz_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,-β,Ma,-dy)-cz_0]*k_dx+...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,α,Ma,dz)*k_dx

步驟5，獲取雙平面三通道滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)：

三通道滾轉(zhuǎn)力矩由彈身滾轉(zhuǎn)力矩、俯仰舵滾轉(zhuǎn)力矩、滾轉(zhuǎn)舵滾轉(zhuǎn)力矩以及偏航舵滾轉(zhuǎn)力矩。對(duì)阻力系數(shù)中的零升滾轉(zhuǎn)力矩與誘導(dǎo)滾轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行拆分提取，提取零升滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)如下：

相應(yīng)提取誘導(dǎo)滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)如下：

其中i＝1:m，j＝1:x；

彈身滾轉(zhuǎn)力矩采用側(cè)滑角β與零舵偏插值縱向平面內(nèi)滾轉(zhuǎn)通道舵產(chǎn)生的誘導(dǎo)滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)來(lái)代替，綜合插值如下：

mx_0＝interp2(Ma_b,dx_b,mx1_dx_ls,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,α,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,-β,Ma,0)

滾轉(zhuǎn)舵滾轉(zhuǎn)力矩采用側(cè)滑角β與滾轉(zhuǎn)舵dx插值縱向平面內(nèi)滾轉(zhuǎn)通道舵產(chǎn)生的誘導(dǎo)滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)來(lái)代替，綜合插值如下：

mx_dx＝interp2(Ma_b,dx_b,mx1_dx_ls,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,α,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,-β,Ma,dx)

俯仰舵滾轉(zhuǎn)力矩在縱向平面內(nèi)由俯仰舵產(chǎn)生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,0)

偏航舵滾轉(zhuǎn)力矩在縱向平面內(nèi)由偏航舵產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β與偏航舵dy插值縱向平面內(nèi)俯仰舵產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,0)考慮滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)拉偏k_cx與舵效拉偏k_dx，綜合得三通道滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)如下：

mx＝mx_0*k_mx+...[mx_dx-mx_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,0)]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,0)]*k_dx

步驟6，獲取雙平面三通道側(cè)向力距系數(shù)：

三通道側(cè)向力距系數(shù)包括彈身側(cè)向力距系數(shù)、偏航舵?zhèn)认蛄嘞禂?shù)、滾轉(zhuǎn)舵?zhèn)认蛄嘞禂?shù)以及俯仰舵?zhèn)认蛄嘞禂?shù)，其中彈身側(cè)向力距系數(shù)在側(cè)向平面內(nèi)產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β，零舵偏插值縱向平面內(nèi)俯仰通道舵產(chǎn)生的縱向力距系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

my_0＝interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,-β,Ma,0)

偏航舵?zhèn)认蛄嘞禂?shù)在側(cè)向平面內(nèi)由偏航舵產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β與偏航舵dy插值縱向平面內(nèi)俯仰通道舵產(chǎn)生的縱向力距系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,-β,Ma,-dy)+my_0

滾轉(zhuǎn)舵?zhèn)认蛄嘞禂?shù)在側(cè)向平面內(nèi)由滾轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β與滾轉(zhuǎn)舵dx插值縱向平面內(nèi)滾轉(zhuǎn)通道舵產(chǎn)生的縱向力距系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

-interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,-β,Ma,dx)+my_0

俯仰舵?zhèn)认蛄嘞禂?shù)在縱向平面內(nèi)由俯仰舵產(chǎn)生，由單平面雙通道六分量數(shù)據(jù)直接插值所得如下：

-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,α,Ma,dz)

考慮側(cè)向力距系數(shù)拉偏k_my與舵效拉偏k_dx，綜合得三通道縱向力系數(shù)如下：

my＝-my_0*k_my-...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,-β,Ma,dx)-my_0]*k_dx-...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,-β,Ma,-dy)-my_0]*k_dx-...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,α,Ma,dz)*k_dx

步驟7，雙平面三通道縱向力距系數(shù)獲取：

三通道縱向力距系數(shù)包括彈身縱向力距系數(shù)、俯仰舵縱向力距系數(shù)、滾轉(zhuǎn)舵縱向力距系數(shù)以及偏航舵縱向力距系數(shù)，其中彈身縱向力距系數(shù)僅在縱向平面內(nèi)產(chǎn)生，采用零舵偏插值如下：

mz_0＝interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,α,Ma,0)

俯仰舵縱向力距系數(shù)在縱向平面內(nèi)由俯仰舵產(chǎn)生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,α,Ma,dz)-mz_0

滾轉(zhuǎn)舵縱向力距系數(shù)在縱向平面內(nèi)由滾轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,α,Ma,dx)-mz_0

偏航舵縱向力距系數(shù)在縱向平面內(nèi)由偏航舵產(chǎn)生，采用側(cè)滑角β與偏航舵dy插值縱向平面內(nèi)俯仰通道舵產(chǎn)生的側(cè)向力距系數(shù)來(lái)代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,-β,Ma,-dy)

考慮縱向力距系數(shù)拉偏k_mz與舵效拉偏k_dx，綜合得三通道縱向力距系數(shù)如下：

mz＝mz_0*k_mz+...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,α,Ma,dx)-mz_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,α,Ma,dz)-mz_0]*k_dx+...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,-β,Ma,-dy)*k_dx

其中，步驟2到步驟7的各個(gè)步驟順序均可互換。

2.如權(quán)利要求1所述的基于單平面雙通道六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)的雙平面三通道擴(kuò)展方法，其特征在于，在誘導(dǎo)部分同時(shí)將雙平面特征量即攻角與側(cè)滑角考慮在內(nèi)具體方式為：綜合零升阻力系數(shù)、縱向平面及側(cè)向平面誘導(dǎo)阻力系數(shù)得到彈身與滾轉(zhuǎn)通道舵偏阻力系數(shù)，并插值得到俯仰以及偏航通道舵偏對(duì)應(yīng)阻力系數(shù)。