[发明专利]一种基于逻辑回归的飞行器颤振分析及其QMU评估方法

说明书

一种基于逻辑回归的飞行器颤振分析及其QMU评估方法，涉及裕度与不确定性量化技术。包括以下步骤：1)建立现有飞行试验的数据库，即在某组设计参数下飞行试验是否发生颤振，颤振记为1、不颤振记为0；2)建立回归预测模型；3)拟合回归系数；4)预测模型；5)QMU评估。越过复杂的有限元分析过程，计算效率高，操作方便，适用于高超声速热结构颤振等数值仿真难以进行的邻域。利用QMU对分析结果进行评估，同时考虑颤振速度和颤振边界的不确定性，作为颤振问题的安全性判据可信度高。能够预测出某一设计变量条件下飞行器发生颤振的概率，可用于辅助飞行器设计。

技术领域

本发明涉及裕度与不确定性量化技术，尤其是涉及一种基于逻辑回归的飞行器颤振分析及其QMU评估方法。

背景技术

颤振是一种由空气动力、惯性力和弹性力相互耦合作用而产生的气动弹性不稳性现象。随着现代飞行器速度的不断提升，颤振问题也变得日益突出，飞行器结构的颤振分析引起了研究人员的广泛关注。而在高超声速飞行器领域，严峻的气动热环境使得颤振分析面临了新的考验，结构在热环境下的颤振分析时高超声速飞行器面临的重要课题。

传统的飞行器颤振分析方法是将试验和数值仿真相结合来进行分析。但是对于数值仿真来说，一方面由于气动弹性问题的复杂性，仿真得到的结果存在着很大的不确定性；另一方面高超声速飞行器所采用的复合材料有限元建模方法还不成熟，有限元方法面临着严峻的挑战。而颤振试验又有着代价高、周期长的特点。因此如何根据有限的试验数据来得到准确安全的颤振边界至关重要。

逻辑回归是一种广义的线性回归分析模型，常用于数据挖掘和经济预测领域，同时可用于寻找某事件的危险因素。基于有限的飞行试验数据、将逻辑回归用于飞行器颤振分析可以越过复杂的仿真分析过程，很好的分析出飞行器的颤振边界，分析结果可用于辅助飞行器设计。

QMU(quantification of margins and uncertainties，裕度与不确定性量化技术)为2001年美国能源部下属的国家核安全管理局联合洛斯阿拉莫斯、劳伦斯·利弗莫尔和圣地亚三大国家实验室提出的新方法(Pilch M,Trucano T G,Helton J C.Ideasunderlying quantification of margins and uncertainties(QMU):a white paper[J].Unlimited Release SAND2006-5001,Sandia National Laboratory,Albuquerque,NewMexico,2006,87185:2.)，在实验数据不足的情况下用于评估库存核武器的可靠性和安全性。QMU方法以产品正常运行为研究对象，以故障物理模型和裕度设计为基础，认为要使系统达到所需的性能，必须针对已知的潜在失效模式，为系统留出足够的设计裕度，以确保系统绝对可靠，但是在计算性能裕量M的时候，会受到多种随机和认知不确定性因素的影响，一旦这些不确定性综合值大于性能裕量M，产品就可能产生故障或失效。在QMU中采用置信因子(Confidence Factors)CF，即性能裕量M与不确足性U的比值来表征性能裕量与不确定性之间的这种关系，当CF>1时，我们认为系统是安全的。该方法能够作为不确定性条件下，飞行结构颤振裕度的安全性评估依据。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于逻辑回归的飞行器颤振分析及其QMU评估方法。

本发明包括以下步骤：

1)建立现有飞行试验的数据库，即在某组设计参数下飞行试验是否发生颤振，颤振记为1、不颤振记为0；

2)建立回归预测模型：

式(1)中，Y＝1表示发生颤振，Y＝0表示不发生颤振，Y^*是逻辑归回中定义的隐式变量