[發明專利]非定常氣動力計算精度評估及修正方法

在審

• 申請號: 202210124103.3
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114611420A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 鄒蕊璐;高勇;劉炳東;曹杰
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/15;G06F30/23;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種非定常氣動力計算精度評估及修正方法，包括：建立全飛行器動力學模型和全飛行器氣動力網格模型；構建飛行器轉動剛體模態振型和操縱面偏轉剛體模態振型；將模態振型插值到全飛行器氣動力網格模型中；計算獲取各個通道的非定常氣動力矩；基于操縱面測力風洞試驗數據，計算獲取各個通道的控制力矩；根據各個通道的非定常氣動力矩和控制力矩計算獲取各個通道的非定常氣動力精度評估值；將各個通道的非定常氣動力精度評估值分別與設定的對應通道的氣動力精度評估閾值范圍進行比較，根據精度評估值實現精度修正。應用本發明的技術方案，以解決現有技術中非定常氣動力由于無法通過試驗測量數據校驗而難以評估精度的技術問題。

技術領域

本發明涉及氣動力分析技術領域，尤其涉及一種非定常氣動力計算精度評估及修正方法。

背景技術

非定常氣動力是飛行器氣動彈性動力學計算和分析的重要部分，是顫振、氣動伺服彈性、氣動彈性動響應等分析的基本原始數據之一。目前的非定常氣動力近似求解方法主要有兩類：一類是基于頻域的非定常氣動力近似方法，得到離散減縮頻的氣動力系數矩陣(復數)；二類是基于時域的非定常氣動力求解方法，以CFD/CSD耦合求解N-S方程、Euler方程為基礎，得到時域氣動力系數。其中，基于頻域的非定常氣動力近似方法又稱為工程方法，具有計算效率高的特點，滿足小攻角弱非線性工程分析需求，已廣泛應用于各類工程型號研制。

非定常氣動力數據直接影響氣動彈性動力學分析結果的準確性，在工程分析中受氣動力網格模型偏差、近似求解方法等影響，導致非定常氣動力計算值存在誤差，且難以通過地面試驗技術獲取準確數值。

發明內容

本發明提供了一種非定常氣動力計算精度評估及修正方法，以解決現有技術中非定常氣動力由于無法通過試驗測量數據校驗而難以評估精度的技術問題。

本發明提供了一種非定常氣動力計算精度評估及修正方法，非定常氣動力計算精度評估及修正方法包括：建立全飛行器動力學模型和全飛行器氣動力網格模型；基于全飛行器動力學模型，構建飛行器在俯仰、偏航和滾轉三通道的飛行器轉動剛體模態振型和操縱面偏轉剛體模態振型；將三通道的飛行器轉動剛體模態振型和操縱面偏轉剛體模態振型插值到全飛行器氣動力網格模型中；基于插值后的全飛行器氣動力網格模型，利用頻域非定常氣動力求解方法計算獲取飛行器的各個通道的非定常氣動力；根據各個通道的非定常氣動力計算獲取各個通道的非定常氣動力矩；基于操縱面測力風洞試驗數據，計算獲取各個通道下操縱面單位角度偏轉提供給飛行器的控制力，根據各個通道下操縱面單位角度偏轉提供給飛行器的控制力計算獲取各個通道的控制力矩；根據各個通道的非定常氣動力矩和各個通道的控制力矩計算獲取各個通道的非定常氣動力精度評估值；將各個通道的非定常氣動力精度評估值分別與設定的對應通道的氣動力精度評估閾值范圍進行比較，當任一通道的非定常氣動力精度評估值超出設定的對應通道的氣動力精度評估閾值范圍時，調整全飛行器氣動力網格模型，重復上述過程，直至任一通道的非定常氣動力精度評估值均處于設定的對應通道的氣動力精度評估閾值范圍內，完成非定常氣動力計算精度評估及修正。

進一步地，在將三通道的飛行器轉動剛體模態振型和操縱面偏轉剛體模態振型插值到全飛行器氣動力網格模型中之后，非定常氣動力計算精度評估及修正方法還包括：對插值后的全飛行器氣動力網格模型的模態振型與插值前的模態振型相比對，當插值前后的模態振型之間的差值小于預設差值時，調整插值節點，重復上述過程，直至插值前后的模態振型之間的差值小于預設差值。

進一步地，構建飛行器在俯仰、偏航和滾轉三通道的操縱面偏轉剛體模態振型具體包括：根據俯仰、偏航和滾轉三通道的操縱面控制定義，構建飛行器在俯仰、偏航和滾轉三通道的操縱面偏轉剛體模態振型。

進一步地，當飛行彈道為亞聲速飛行器的飛行彈道時，選用偶極子網格法作為頻域非定常氣動力求解方法；當飛行彈道為低超聲速飛行器的飛行彈道時，選用諧波梯度法或當地流活塞理論作為頻域非定常氣動力求解方法；當飛行彈道為高速飛行器的飛行彈道時，選用統一升力面理論、VanDyke二階活塞理論或牛頓沖擊理論作為頻域非定常氣動力求解方法。