[发明专利]飞行器稳定性分析方法

权利要求书

1.一种飞行器稳定性分析方法，其特征在于：步骤如下，

依据飞行器的外形建立空间网格，并对飞行器的选定状态进行定常流场计算，得到气动力系数和系数矩阵；

建立飞行器结构有限元模型，并进行给定飞行状态和温度场下的热模态分析，获得飞行器的模态频率和振型；

计算流场物面的振型；

根据飞行器的结构特征设计非定常气动力降阶模型需要的训练信号，所述的训练信号由白噪声进行滤波后，根据一定的采样频率进行采样得到；所述的采样频率为其中b为飞行器的参考长度，a为飞行状态下的当地声速，dt为非定常气动力计算的时间步长；

将设计好的训练信号与流场物面振型相乘并叠加，得到飞行器的弹性振动表达公式；

根据得到的弹性振动公式模拟流场网格的运动，在获得的定常流场计算的基础上进行非定常计算得到流场的压力分布，并根据压力分布得到各模态的非定常广义气动力模型；

根据得到的非定常广义气动力模型和多输入多输出的系统描述方程，得到离散空间内的气动力状态方程；

根据得到的离散空间内的气动力状态方程转换为传递函数模型，获得气动结构耦合的开环系统的幅相频特性，提取出不同减缩频率的广义气动力模型；

根据各个广义气动力模型，得到气动/结构/控制耦合的闭环系统运行方程，所述的闭环系统运行方程为：

其中，q模态坐标向量，δ为控制面刚体偏转坐标向量，ρ为大气密度，V为飞行速度，M_qq为各阶弹性模态对应的广义质量矩阵和M_qδ为舵偏1度产生的广义质量矩阵，C_qq为各阶弹性模态对应的广义阻尼矩阵，K_qq为各阶弹性模态对应的广义刚度矩阵，Q_qq是各阶弹性模态对应的非定常气动力矩阵，Q_qδ为舵偏1度产生的非定常气动力矩阵；

将得到的方程转换为弹性振动到舵偏的传递函数，并进行稳定性分析，得到闭环系统的稳定裕度，依据稳定裕度对飞行器稳定性进行分析判断。

2.根据权利要求1所述的飞行器稳定性分析方法，其特征在于：所述的飞行器的模态频率包括飞行器垂直于翼展方向和平行于翼展方向的前三阶弯曲频率、扭转频率和飞行器舵面的第一阶弯曲频率和第一阶旋转频率。

3.根据权利要求1所述的飞行器稳定性分析方法，其特征在于：所述的每一个非定常气动力降阶模型生成一组训练信号。

4.根据权利要求1所述的飞行器稳定性分析方法，其特征在于：所述的离散空间内的气动力状态方程为：式中：x_a(k)表示状态向量，x_a(k)＝[f_a(k-1),…,f_a(k-na),ξ(k-1),…,ξ(k-nb+1)]^T，其中，f_a(k-1)表示第k-1个模态气动力系数，ξ(k-1)表示第k-1个模态位移，na表示f_a(t)的延迟阶数，nb表示ξ(t)的延迟阶数，f_a(k)表示模态气动力系数，ξ(k)表示模态位移，为系数矩阵，f_a0为步骤一中定常流场计算得到的气动力系数。