[發明專利]一種虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法

在審

• 申請號: 202011502655.0
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112632698A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 梁彬;岳才謙;付增良;張旭;張石玉;趙俊波
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F113/08;G06F113/28;G06F119/14
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 高志瑞

1.一種虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)根據縮比、外形、強度、結構和功能的風洞試驗基本要求利用三維CAD軟件進行參數化建模得到飛行風洞試驗初步模型；

(2)在模型重量、質心坐標值和轉動慣量值中選取n個設計參數，并分別確定n個設計參數的預設目標值；然后在飛行風洞試驗初步模型的內部空間特征尺寸參數中選取n個可調整的特征尺寸；

(3)在飛行風洞試驗初步模型采用打靶法調整n個可調整的特征尺寸，并計算n個設計參數，使得n個設計參數等于n個設計參數的預設目標值。

2.根據權利要求1所述的虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法，其特征在于：在步驟(1)中，縮比的風洞試驗基本要求為：模型縮比后，模型在風洞中自由運動時的最大橫截面積與風洞口徑面積之比，不超過風洞運行的最大阻塞度；

外形的風洞試驗基本要求為：模型的氣動外形與研究對象氣動外形相似，滿足比例關系；

強度的風洞試驗基本要求為：模型各部位的屈服強度為沖擊載荷的3倍以上；

結構和功能的風洞試驗基本要求為：模型內部結構和功能能夠滿足模型運動自由度和運動范圍要求，能夠滿足舵面偏轉控制機構、測控系統的安裝要求，能夠滿足模型與支桿間的定位配合和安裝拆卸要求。

3.根據權利要求1所述的虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法，其特征在于：在步驟(2)中，在模型重量m、質心坐標值(x,y,z)和第一轉動慣量值I_x、第二轉動慣量值I_y、第三轉動慣量值I_z、第四轉動慣量值I_xy、第五轉動慣量值I_yz、第六轉動慣量值I_xz中選取7個設計參數，7個設計參數為模型重量m、質心坐標值(x,y,z)和第一轉動慣量值I_x、第二轉動慣量值I_y、第三轉動慣量值I_z。

4.根據權利要求3所述的虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法，其特征在于：在步驟(2)中，虛擬飛行風洞試驗模型標記A、B、C、D、E、F和G七個位置，其中，A位置和B位置位于虛擬飛行風洞試驗模型底部；C位置位于虛擬飛行風洞試驗模型前部；D位置位于虛擬飛行風洞試驗模型后部；E位置和F位置位于虛擬飛行風洞試驗模型中部；G位置位于虛擬飛行風洞試驗模型上部；

選取7個可調整的特征尺寸，其中，7個可調整的特征尺寸為A位置的壁厚δ_A、B位置的壁厚δ_B、G位置的壁厚δ_G、C位置的挖洞的直徑l_C、D位置的挖洞的直徑l_D、E位置的配重的長l_E、F位置的配重的高h_F。

5.根據權利要求4所述的虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法，其特征在于：在步驟(3)中，通過三維建模計算模型重量、質心坐標值和轉動慣量值的設計參數，并與設計參數的預設目標值對比；尋找到各可調整的特征尺寸，使得模型的重量、質心坐標值和轉動慣量值設計參數與設計參數的預設目標值一致；其中，采用打靶法來尋找各可調整的特征尺寸。

6.根據權利要求4所述的虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法，其特征在于：在步驟(2)中，設計參數的預設目標值為m₀、I_x0、I_y0、I_z0、(x₀,y₀,z₀)；其中，m₀為模型重量的預設目標值，I_x0為第一轉動慣量值的預設目標值，I_y0為第二轉動慣量值的預設目標值，I_z0為第三轉動慣量值的預設目標值，(x₀,y₀,z₀)為質心坐標值的預設目標值。

7.根據權利要求6所述的虛擬飛行風洞試驗模型的設計方法，其特征在于：在步驟(3)中，n個設計參數等于n個設計參數的預設目標值通過以下形式表示：

其中，h()為向量函數。