[发明专利]一种飞鸟越桨撞击风挡概率的评估方法

权利要求书

1.一种飞鸟越桨撞击风挡概率的评估方法，其特征在于该方法的步骤为：

第一步，分析飞鸟越桨撞击风挡的事件时机，为后续建立模型打下技术基础；

通过充分研究螺旋桨的运动原理、飞鸟与飞机之间相对运动关系，获得事件发生的充要条件；

第二步，建立飞鸟越桨时间模型；通过第一步的分析，确定事件成立的充要条件是基于飞鸟越桨时间和桨叶旋转一周时间的大小关系，因此在建立了鸟体和桨叶模型之后，需研究建立飞鸟越桨时间的数学模型；

第三步，建立桨叶旋转一周时间模型；

第四步，建立点事件发生概率模型；基于第二步和第三步的结果，建立在风挡的一点处鸟撞概率模型；

第五步，建立面事件发生概率模型，完成飞鸟越桨撞击风挡概率的计算评估；通过微积分、体积法数学手段构建整个风挡的鸟撞概率模型，即完成飞鸟越过螺旋桨撞击风挡的概率评估。

2.根据权利要求1所述的飞鸟越桨撞击风挡概率的评估方法，其特征在于：

第一步中：分析飞鸟越桨撞击风挡的时机，为后续建立模型打下技术基础；

从螺旋桨的运动特性可知，每片桨叶都会周期性地经过空间某个固定的的点；设定风挡的垂直投影面为δ，对于前方飞来的鸟，只有通过δ面上的任一点，记为i点才有可能穿越螺旋桨撞上风挡，因此设定飞鸟来自风挡正前方，分析飞鸟越桨撞风挡的概率；

考虑i点处的鸟可以穿越桨叶，需要鸟越桨的时间t_i小于桨叶旋转一周的时间T_i，意味着t_iT_i是位于i点的鸟穿越桨叶的充要条件；

只要获得δ面上各i点t_iT_i的概率P_i，再以i为变量进行积分即可获得飞鸟越桨撞击风挡的概率P。

3.根据权利要求1所述的飞鸟越桨撞击风挡概率的评估方法，其特征在于：

第二步中，建立鸟越桨时间模型；

1)鸟体模型的说明：鸟被模型化为一个圆柱；

2)桨叶模型的说明：设定螺旋桨桨叶数目为n，并记螺旋桨转速为ω；

由上述对鸟体模型和桨叶模型的说明，在i点处飞鸟穿越桨叶的时间为

式中：l_i——桨叶剖面弦线在水平面的投影；θ_i——i点处桨叶剖面的桨叶角；L——鸟体的当量长度；V——鸟和飞机的相对飞行速度。

4.根据权利要求1所述的飞鸟越桨撞击风挡概率的评估方法，其特征在于：

第三步中，建立桨叶旋转一周时间模型；

基于第二步对鸟体模型和桨叶模型的说明，得知位于i点的桨叶旋转一周时间为

式中：r_i——i点距离桨毂的长度；v_i——桨叶i点处的线速度；D——鸟体的当量直径。

5.根据权利要求1所述的飞鸟越桨撞击风挡概率的评估方法，其特征在于：

第四步中，建立点事件发生概率P_i模型；

根据第一步获得的事件成立充要条件以及第二、第三步建立的数学模型，得从i点前方来的飞鸟越桨撞击风挡的概率为

上式中，当T_i≤t_i时，概率P_i均为0；当T_i＞t_i时，将公式(1)和公式(2)代入公式(3)，得到

6.根据权利要求1所述的飞鸟越桨撞击风挡概率的评估方法，其特征在于：

第五步中，建立面事件发生概率P模型，完成飞鸟越桨撞击风挡概率的计算评估；

采用体积法借助微积分手段对风挡正前方的鸟越桨概率P进行求解；首先设定风挡的垂直投影面为δ，然后建立一个立体模型，以δ为下底面，上底面的投影面与下底面重合，且与下底面的高度由第四步获得的位于i点处的飞鸟越桨撞击风挡的概率P_i组成，得知上底面应为一个曲面，采用体积法可以将飞鸟越桨概率P表示为

将公式(4)代入公式(5)，可最终获得飞鸟越桨撞击风挡的概率P如下：