[发明专利]一种弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法

说明书

本发明属于气动弹性技术领域，涉及一种弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法。步骤一，根据以下公式计算弹性飞机遭遇的尾涡强度步骤二，计算弹性飞机遭遇的反旋转尾涡系诱导速度；步骤三，求解弹性飞机遭遇的尾涡非定常气动力；步骤四，采用频域方法求解弹性飞机尾涡遭遇频域动响应；步骤五，根据步骤四中求解得到的弹性飞机尾涡遭遇频域动响应，采用傅里叶反变换求解弹性飞机尾涡遭遇时域动响应；步骤六，根据步骤五中得到的弹性飞机尾涡遭遇时域动响应，采用模态位移法计算穿越飞机结构上的载荷动响应。建立了一种弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法，为国内飞机设计中的尾涡遭遇分析提供手段。

技术领域

本发明属于气动弹性技术领域，涉及一种弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法。

背景技术

尾涡遭遇直接影响军用飞机空中加油、编队飞行和机动飞行等，同时也是制约空港流量和危害民航飞机飞行安全的主要因素。国外一直在开展尾涡气动特性和飞机尾涡遭遇安全性方面的研究，从2007年开始，以色列的Karpel等人、德宇航和空客的研究者开始研究弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法研究，并且相继推出了未公开发行的Dynresp、VarLoads和Gusto等分析软件。另外，国外已基于空客A400M运输机和瑞典鹰狮JAS-39战斗机开展了尾涡遭遇飞行试验研究。国内在研究尾涡对民航飞机飞行安全方面有一定的基础，但在弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方面至今并未见到有公开的研究成果推出。

发明内容

本发明的目的：本发明旨在建立一种弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法，为国内飞机设计中的尾涡遭遇分析提供手段。

本发明的技术方案：一种弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法，其特征在于所述的分析方法包括如下步骤：

步骤一，根据以下公式计算弹性飞机遭遇的尾涡强度

其中：Γ为尾涡的强度；m为飞机质量；n_z为飞机法向过载；b₀＝sB，为左右尾涡涡核的间距；B为翼展；s为翼型参数；

步骤二，计算弹性飞机遭遇的反旋转尾涡系诱导速度；

步骤三，求解弹性飞机遭遇的尾涡非定常气动力；

步骤四，采用频域方法求解弹性飞机尾涡遭遇频域动响应；

步骤五，根据步骤四中求解得到的弹性飞机尾涡遭遇频域动响应，采用傅里叶反变换求解弹性飞机尾涡遭遇时域动响应；

步骤六，根据步骤五中得到的弹性飞机尾涡遭遇时域动响应，采用模态位移法计算穿越飞机结构上的载荷动响应。

优选地，步骤一中所述的翼型参数s与机翼形状有关，对于椭圆形机翼可取对于后掠翼，可以取0.75～0.80。

优选地，基于Biot-Savart定律计算弹性飞机遭遇的反旋转尾涡系诱导速度。

优选地，基于离散阵风非定常气动力计算思路，将阵风模态列用频域尾涡诱导速度列代替，阵风强度用1代替，发展弹性飞机尾涡非定常气动力计算方法，根据该计算方法求解弹性飞机遭遇的尾涡非定常气动力。

本发明的有益效果：建立了一种弹性飞机尾涡遭遇动响应分析方法，并详细推导了运动方程，填补国内在尾涡遭遇动响应分析方法方面的空白；分析结果可直接用于动强度、系统载荷、操稳等专业领域；本发明为国内飞机型号尾涡遭遇情况下结构动响应和动载荷计算提供了一种有力手段，为缩小民航飞机飞行间隔、提高机场起降密度提供了一种分析方法，能有效支持空中加油机设计、战斗机编队飞行策略规划等工作。

附图说明

图1是飞机反旋转对称尾迹涡；

图2是弹性飞机尾涡遭遇动响应分析流程；

图3是穿越尾涡飞机表面气动网格上经历的诱导速度时域序列；