[发明专利]一种基于预定飞行轨的实际飞行轨道气动参数的计算方法

说明书

本发明公开了一种基于预定飞行轨的实际飞行轨道气动参数的计算方法，属于飞行器的参数设计和预测领域。针对预定飞行轨道，采集轨道上的关键点并建立点群集合；采集目标飞行器实际运动到某待测点时飞行器的实际飞行参数；然后遍历预定飞行轨道所有关键点，若关键点的基本飞行参数与该待测点的实际飞行参数不同，则根据所有关键点关联的基本飞行参数、基本气动参数和该待测点关联的实际飞行参数，利用拉格朗日多项式插值得到该待测点的实际气动参数。将飞行器实际运动过程中经历的所有待测点，分别求出各待测点的实际气动参数，绘制目标飞行器的表面热流云图。本发明气动参数计算更快速准确，大大提高了气动热环境快速计算的能力。

技术领域

本发明属于飞行器的参数设计和预测领域，具体是一种基于预定飞行轨的实际飞行轨道气动参数的计算方法。

背景技术

针对飞行器，预测飞行器的飞行状态、飞行轨道以及飞行过程中的气动参数，对飞行器的快速优化设计及飞行安全至关重要。

目前，在飞行器初期进行设计时，气动参数主要通过工程计算或者数值仿真得到，工程计算方法的精度不能满足复杂外形飞行器气动参数详细分布的需求，数值仿真会耗费大量的时间，不能满足总体快速优化迭代设计的需要。

另外，在飞行器实际飞行时，由于飞行速度和飞行姿态变化非常快，无论是工程计算方法还是数值仿真方法都难以给出实时飞行时的气动数据，也就无法实时反馈给飞行器进行飞行姿态和参数调整，无法确保飞行器始终在安全管道内飞行。

发明内容

针对飞行器飞行轨道上的点的气动参数的快速实时预测问题，本发明提出了一种基于预定飞行轨的实际飞行轨道气动参数的计算方法，满足飞行器初期总体设计的优化迭代及飞行器实际飞行时实时参数预测需求。

具体步骤如下：

步骤一、针对预定飞行轨道，采集轨道上的关键点并建立点群集合；

预定轨道点群集合中每个关键点与飞行器外形上的点相关联，同时关联飞行器运动到该关键点时飞行器的基本飞行参数和基本气动参数；

针对工程计算方法得到的每个关键点关联的基本气动参数中的热流值，需要进行修正，将修正后的热流值作为关键点关联的热流值；

修正公式如下：

其中，e为修正因子，Ma'为基本飞行参数中的马赫数值，α'为基本飞行参数中的攻角值，Re'为基本飞行参数中的雷诺数值，为修正后的基本飞行参数中的热流值，为工程计算方法得到的基本气动参数中的热流值，为数值仿真法得到的基本气动参数中的热流值。

步骤二、针对目标飞行器，采集飞行器实际运动到某待测点时飞行器的实际飞行参数；

实际飞行参数包括：马赫数值、雷诺数值和攻角值；

步骤三、遍历预定飞行轨道所有关键点，判断是否有关键点的基本飞行参数与该待测点的实际飞行参数相同，如果是，则调取该关键点的基本气动参数，作为该待测点的实际气动参数；否则，进入步骤四。

步骤四、根据所有关键点关联的基本飞行参数、基本气动参数和该待测点关联的实际飞行参数，利用拉格朗日多项式插值得到该待测点的实际气动参数。

具体为：

首先、从点群集合中选择马赫数值小于待测点关联的实际马赫数值的关键点，归类到第一集合；从点群集合中选择马赫数值大于待测点关联的实际马赫数值的关键点，归类到第二集合。

然后、从第一集合中，分别计算各关键点关联的马赫数值与待测点关联的马赫数值之差，选择差值最小的两个关键点作为插值节点；从第二集合中，分别计算各关键点关联的马赫数值与与待测点关联的马赫数值之差，选择差值最小的两个关键点作为插值节点；