详情

原文传递基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法

专利名称：	基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法
摘要：	本发明提供一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，方法包括：1、建立飞行器的风洞模型和真实模型；2、针对风洞模型和真实模型开展气动弹性性能评估，当判定基于风洞模型和真实模型的弹性气动数据均需要修正时，则进入步骤3；3、进行第一次弹性修正：利用风洞试验测量得到风洞模型的气动力系数；采用CFD方法计算风洞模型变形前后的气动力系数变化量；将风洞变形数据与气动力系数变化量相减，得到第一气动数据；4、进行第二次弹性修正：采用CFD方法计算真实模型变形前后的气动力系数变化量，并与第一气动数据叠加即得。本发明建立了两步走的弹性气动数据精确修正方法，得到的飞行弹性气动数据的精度得以大幅度提升。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京机电工程研究所
发明人：	许云涛;何海波;程萌;苑凯华;刘凯
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910216032.8
公开号：	CN110155363A
分类号：	B64F5/60(2017.01);B;B64;B64F;B64F5
申请人地址：	100074 北京市丰台区云岗北里40号院
主权项：	1.一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、建立飞行器的风洞模型和真实模型；步骤2、针对所述风洞模型和真实模型开展气动弹性性能评估，当根据评估结果判定基于所述风洞模型和真实模型的弹性气动数据均需要修正时，则进入步骤3；步骤3、进行第一次弹性修正，包括：基于所述风洞模型，利用风洞试验测量得到所述风洞模型的气动力系数；采用CFD方法计算所述风洞模型变形前后的气动力系数变化量；将所述风洞变形数据与气动力系数变化量相减，得到第一气动数据；步骤4、进行第二次弹性修正，包括：采用CFD方法计算真实模型变形前后的气动力系数变化量；将所述真实模型的变形前后的气动力系数变化量与所述第一气动数据叠加即得。 2.根据权利要求1所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，所述步骤2中，针对所述风洞模型开展气动弹性性能评估包括：针对所述风洞模型，开展不同马赫数、攻角、侧滑角耦合下的极限动压状态气动弹性性能评估。 3.根据权利要求1所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，所述步骤2中，针对所述真实模型开展气动弹性性能评估包括：针对所述真实模型，开展典型弹道条件及拉偏弹道条件下的气动弹性性能评估。 4.根据权利要求1-3所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，所述针对风洞模型和真实模型的气动弹性性能评估的评估结果均包括：获取气动力系数的气动弹性修正量和舵效弹性修正量；并且当两者的评估结果均至少满足下述设定条件之一时，则判定两者的弹性气动数据均需要修正：一)气动力系数的气动弹性修正量大于10％；二)舵效弹性修正量大于15％。 5.根据权利要求1所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，所述利用风洞试验测量得到的气动力系数包括不同马赫数、攻角、侧滑角和舵偏角下的纵横向耦合气动系数和舵效气动系数。 6.根据权利要求5所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，所述纵横向耦合气动系数和舵效气动系数分别包括：阻力系数、升力系数、侧向力系数、滚转力矩系数、偏航力矩系数和俯仰力矩系数。 7.根据权利要求1所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，所述采用CFD方法计算气动力系数变化量时，其计算状态满足：a)计算变形前气动力系数时，相应的马赫数、攻角、侧滑角、舵偏角范围要覆盖飞行包络；以及， b)计算变形后的气动力系数时，开展不同高度范围的修正分析，包括：先选择同一马赫数和攻角条件下、不同高度下进行静气动弹性分析，若变形前后气动力系数变化量随高度线性度好，可只计算一个高度下的变形后的气动力系数，其余高度下的变形后的气动力系数通过线性插值获取；若线性度不好，则至少计算三个不同高度下的变形后的气动力系数。 8.根据权利要求7所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，基于CFD方法得到的变形前后气动系数变化量包括纵横向耦合气动系数变化量和舵效气动系数变化量，计算公式分别如式(1)和(2)所示所示：式中： Δcx_elastic、Δcy_elastic、Δcz_elastic、Δmx_elastic、Δmy_elastic、Δmz_elastic—分别表示，弹性变形引起的升力系数、侧向力系数、滚转力矩系数、偏航力矩系数和俯仰力矩系数的变化量； Ma、α、β、H、δx、δy、δz—分别表示，马赫数、攻角、侧滑角、高度、副翼偏角、方向舵偏角和俯仰舵偏角； cx_elastic、cy_elastic、cz_elastic、mx_elastic、my_elastic、mz_elastic—分别表示，变形后的升力系数、侧向力系数、滚转力矩系数、偏航力矩系数和俯仰力矩系数计算结果； cx_rigid、cy_rigid、cz_rigid、mx_rigid、my_rigid、mz_rigid—分别表示，变形前的升力系数、侧向力系数、滚转力矩系数、偏航力矩系数和俯仰力矩系数计算结果。 9.根据权利要求1所述的一种基于CFD方法的弹性气动数据精确获取方法，其特征在于，当判断仅真实模型的评估结果至少满足所述设定条件之一时，则，所述弹性气动数据获取方法包括：基于所述风洞模型，利用风洞试验测量得到所述风洞模型的气动力系数；采用CFD方法计算真实模型变形前后的气动力系数变化量；将所述真实模型的变形前后的气动力系数变化量与所述气动力系数叠加即得飞行弹性气动数据。
所属类别：	发明专利