[發(fā)明專利]一種基于縮比模型的全尺寸飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010846220.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111994300B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左憲帥;何倩琳;王永全;徐向榮;戴釋然;劉冠南;谷曉輝;薛凱;陸紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空天技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B64F5/00
• 分類號(hào): B64F5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種基于縮比模型的全尺寸飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定方法，包括以下步驟：加工制造一定縮比率下的縮比模型；確定縮比模型飛行試驗(yàn)的飛行狀態(tài)；在縮比模型試驗(yàn)飛行狀態(tài)下開(kāi)展試驗(yàn)，計(jì)算縮比模型飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)；對(duì)縮比模型的飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)進(jìn)行相似變換，獲得全尺寸飛機(jī)飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)；評(píng)定全尺寸飛行器的飛行品質(zhì)等級(jí)。本發(fā)明可以較為逼真的反映全尺寸飛行器的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程、展示氣動(dòng)/運(yùn)動(dòng)耦合特性，飛行品質(zhì)評(píng)定精度更高，實(shí)現(xiàn)在飛行器設(shè)計(jì)早期階段開(kāi)展考慮氣動(dòng)/運(yùn)動(dòng)一體化的飛行品質(zhì)評(píng)定，能盡早地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為方案改動(dòng)提供反饋，提升研制效率和水平、降低研制風(fēng)險(xiǎn)、縮短研制周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于縮比模型的全尺寸飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定方法。

背景技術(shù)

縮比模型是與全尺寸飛行器滿足動(dòng)力學(xué)相似的試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?duì)縮比模型的飛行試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相似處理，可以得到全尺寸飛行器響應(yīng)的估計(jì)，進(jìn)而對(duì)全尺寸飛行器動(dòng)力學(xué)特性的進(jìn)行評(píng)估?？s比模型具有尺寸小，成本低，易于加工制造的優(yōu)點(diǎn)，在飛機(jī)三維構(gòu)型初步設(shè)計(jì)完成后即可即可進(jìn)行加工得到，并且縮比模型飛行試驗(yàn)可以較為逼真的反映全尺寸飛行器的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。因此，將縮比模型飛行試驗(yàn)與飛行品質(zhì)評(píng)定結(jié)合起來(lái)，可以得到一種綜合了數(shù)學(xué)仿真模型評(píng)定方法和飛行試驗(yàn)評(píng)定方法的優(yōu)點(diǎn)的更為進(jìn)步的評(píng)定方法。然而，該方法的實(shí)現(xiàn)還存在以下技術(shù)難點(diǎn)：縮比模型與全尺寸飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)相似，因此二者的飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)并不相等，而是存在一定的相似映射關(guān)系，該相似關(guān)系是利用縮比模型試驗(yàn)得到全尺寸飛機(jī)飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)的關(guān)鍵，并且對(duì)于不同種類的飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)，如時(shí)域參數(shù)、低階等效系統(tǒng)參數(shù)以及頻域參數(shù)等，相似關(guān)系也存在差異，但目前該方面尚無(wú)系統(tǒng)性的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于縮比模型的全尺寸飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定方法。本發(fā)明方案能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

根據(jù)一個(gè)方面，提供一種飛行器的縮比模型，所述的縮比模型與飛行器的外形相似，按照動(dòng)力學(xué)相似系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，依照縮比率k進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，所述的動(dòng)力學(xué)相似系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：

式中，下標(biāo)s表示縮比模型變量，下標(biāo)f表示全尺寸飛行器變量，l為飛機(jī)尺寸，k為縮比率，S為機(jī)翼面積，ρ_b為飛行器材料密度，m為質(zhì)量，J為慣性矩。

根據(jù)另一個(gè)方面，提供一種基于縮比模型的全尺寸飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定方法，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

基于全尺寸飛行器設(shè)計(jì)方案，加工制造一定縮比率下的縮比模型；

選取全尺寸飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定的飛行狀態(tài)，按照弗勞德數(shù)相等的原則，確定縮比模型飛行試驗(yàn)的飛行狀態(tài)；

在縮比模型試驗(yàn)飛行狀態(tài)下開(kāi)展試驗(yàn)，根據(jù)縮比模型縱向、橫向和航向三軸運(yùn)動(dòng)的激勵(lì)指令和時(shí)域響應(yīng)，計(jì)算縮比模型飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)；

基于縮比模型與全尺寸飛行器的運(yùn)動(dòng)相似性，結(jié)合縮比模型相對(duì)于全尺寸飛行器的尺寸縮比率，對(duì)縮比模型的飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)進(jìn)行相似變換，獲得全尺寸飛機(jī)飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)；

利用全尺寸飛機(jī)飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)，參照全尺寸飛行器的飛行品質(zhì)評(píng)定準(zhǔn)則，評(píng)定全尺寸飛行器的飛行品質(zhì)評(píng)定等級(jí)。

進(jìn)一步的，所述的縮比模型與全尺寸飛行器飛行狀態(tài)的相似設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下：

式中，V為飛行器飛行速度、g為重力加速度、ρ_a為來(lái)流空氣密度。

進(jìn)一步的，所述的縮比模型與全尺寸飛行器飛行品質(zhì)評(píng)定參數(shù)的相似關(guān)系包括時(shí)域評(píng)定參數(shù)、低階等效系統(tǒng)評(píng)定參數(shù)和頻域評(píng)定參數(shù)的相似關(guān)系。

進(jìn)一步的，所述縮比模型與全尺寸飛機(jī)時(shí)域評(píng)定參數(shù)的相似比例為縮比率k的開(kāi)方。