[发明专利]一种单平面双通道气动数据的双平面三通道扩展方法

权利要求书

1.一种基于单平面双通道六分量气动数据的双平面三通道扩展方法，其特征在于，对单平面双通道六分量气动数据，包括阻力系数、滚转力矩系数、纵向力系数、纵向力矩系数、侧向力系数以及侧向力矩系数进行扩展，得到双平面三通道六分量气动数据:将已有单纵向平面内阻力系数及滚转力矩系数拆分成零升与诱导部分，进而在诱导部分同时将双平面特征量即攻角α与侧滑角β考虑在内；利用轴对称特性在已有单纵向平面内以侧滑角代替攻角、偏航通道舵偏代替俯仰通道舵偏、结合滚转通道舵偏及零舵偏插值得到缺失侧向平面内的侧向力与力矩系数主要分量；

具体包括如下步骤：

步骤1，对单平面双通道六分量气动数据进行分析，得到相应六分量数据；

其中，单平面双通道六分量轴对称气动数据以纵向平面，俯仰通道，滚转通道六个力与力矩分量数据，形式为cx1,cy1,cz1,mx1,my1,mz1；其中，俯仰通道用俯仰舵dz表示，滚转通道用滚转舵dx表示，插值数表α_b为m维向量，马赫数Ma_b为n维向量，dx_b为x维向量，dz_b为y维向量；

相应六分量数据cx1_dx,cy1_dx,cz1_dx,mx1_dx,my1_dx,mz1_dx为m*n*x维数组；cx1_dz,cy1_dz,cz1_dz,mx1_dz,my1_dz,mz1_dz为m*n*y维数组；

定义二维插值函数为interp2，三维插值函数为interp3；

步骤2，获取双平面三通道阻力系数：

三通道阻力系数包括弹身阻力系数、俯仰舵阻力系数、滚转舵阻力系数以及偏航舵阻力系数；对阻力系数中的零升阻力系数与诱导阻力系数进行拆分提取，提取零升阻力系数如下：

相应提取诱导阻力系数如下：

其中，i＝1:m，j＝1:x；

弹身阻力系数包括零舵偏零升阻力系数、零舵偏纵向平面诱导阻力系数以及零舵偏侧向平面诱导阻力系数，弹身阻力系数采用侧滑角与零舵偏插值纵向平面内滚转通道舵产生的诱导阻力系数来代替零舵偏侧向平面诱导阻力系数，弹身阻力系数综合插值如下：

cx_0＝interp2(Ma_b,dx_b,cx1_dx_ls,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,α,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,-β,Ma,0)

滚转舵阻力系数包括滚转舵零升阻力系数、滚转舵纵向平面诱导阻力系数以及滚转舵侧向平面诱导阻力系数，采用侧滑角β与滚转舵dx插值纵向平面内滚转通道舵产生的诱导阻力系数来代替滚转舵侧向平面诱导阻力系数，综合插值如下：

cx_dx＝interp2(Ma_b,dx_b,cx1_dx_ls,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,α,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cx1_dx_yd,-β,Ma,dx)

俯仰舵阻力系数在纵向平面内由俯仰舵产生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,0)

偏航舵阻力系数在纵向平面内由偏航舵产生，采用侧滑角β与偏航舵dy插值纵向平面内俯仰舵产生的阻力系数来代替偏航舵阻力系数，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,0)

考虑阻力系数拉偏k_cx与舵效拉偏k_dx，得到双平面三通道阻力系数如下：

cx＝cx_0*k_cx+...[cx_dx-cx_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,-β,Ma,0)]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cx1_dz,α,Ma,0)]*k_dx

步骤3，获取三通道纵向力系数：

三通道纵向力系数包括弹身纵向力系数、俯仰舵纵向力系数、滚转舵纵向力系数以及偏航舵纵向力系数，其中弹身纵向力系数在纵向平面内产生，采用零舵偏插值如下：

cy_0＝interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,α,Ma,0)

俯仰舵纵向力系数在纵向平面内由俯仰舵产生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,α,Ma,dz)-cy_0

滚转舵纵向力系数在纵向平面内由滚转舵产生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,α,Ma,dx)-cy_0

前三项由单平面双通道六分量数据直接插值所得；偏航舵纵向力系数采用侧滑角β与偏航舵dy插值纵向平面内俯仰舵产生的侧向力系数来代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,-β,Ma,-dy)

考虑纵向力系数拉偏k_cy与舵效拉偏k_dx，得到三通道纵向力系数如下：

cy＝cy_0*k_cy+...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,α,Ma,dx)-cy_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,α,Ma,dz)-cy_0]*k_dx+...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,-β,Ma,-dy)*k_dx

步骤4，获取双平面三通道侧向力系数：

三通道侧向力系数包括弹身侧向力、偏航舵侧向力、滚转舵侧向力以及俯仰舵侧向力，其中弹身侧向力采用侧滑角β，零舵偏插值纵向平面内俯仰通道舵产生的纵向力系数来代替，插值如下：

cz_0＝interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,-β,Ma,0)

偏航舵侧向力在侧向平面内由偏航舵产生，采用侧滑角β与偏航舵dy插值纵向平面内俯仰通道舵产生的纵向力系数来代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,-β,Ma,-dy)-cz_0

滚转舵侧向力在侧向平面内由滚转舵产生，采用侧滑角β与滚转舵dx插值纵向平面内滚转通道舵产生的纵向力系数来代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,-β,Ma,dx)-cz_0

俯仰舵侧向力在纵向平面内由俯仰舵产生，、由单平面双通道六分量数据直接插值所得如下：interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,α,Ma,dz)

考虑侧向力系数拉偏k_cz与舵效拉偏k_dx，综合得三通道纵向力系数如下：

cz＝cz_0*k_cz+...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,cy1_dx,-β,Ma,dx)-cz_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cy1_dz,-β,Ma,-dy)-cz_0]*k_dx+...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,cz1_dz,α,Ma,dz)*k_dx

步骤5，获取双平面三通道滚转力矩系数：

三通道滚转力矩由弹身滚转力矩、俯仰舵滚转力矩、滚转舵滚转力矩以及偏航舵滚转力矩。对阻力系数中的零升滚转力矩与诱导滚转力矩进行拆分提取，提取零升滚转力矩系数如下：

相应提取诱导滚转力矩系数如下：

其中i＝1:m，j＝1:x；

弹身滚转力矩采用侧滑角β与零舵偏插值纵向平面内滚转通道舵产生的诱导滚转力矩系数来代替，综合插值如下：

mx_0＝interp2(Ma_b,dx_b,mx1_dx_ls,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,α,Ma,0)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,-β,Ma,0)

滚转舵滚转力矩采用侧滑角β与滚转舵dx插值纵向平面内滚转通道舵产生的诱导滚转力矩系数来代替，综合插值如下：

mx_dx＝interp2(Ma_b,dx_b,mx1_dx_ls,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,α,Ma,dx)+...interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mx1_dx_yd,-β,Ma,dx)

俯仰舵滚转力矩在纵向平面内由俯仰舵产生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,0)

偏航舵滚转力矩在纵向平面内由偏航舵产生，采用侧滑角β与偏航舵dy插值纵向平面内俯仰舵产生的滚转力矩系数来代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,0)考虑滚转力矩系数拉偏k_cx与舵效拉偏k_dx，综合得三通道滚转力矩系数如下：

mx＝mx_0*k_mx+...[mx_dx-mx_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,-dy)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,-β,Ma,0)]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,dz)-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mx1_dz,α,Ma,0)]*k_dx

步骤6，获取双平面三通道侧向力距系数：

三通道侧向力距系数包括弹身侧向力距系数、偏航舵侧向力距系数、滚转舵侧向力距系数以及俯仰舵侧向力距系数，其中弹身侧向力距系数在侧向平面内产生，采用侧滑角β，零舵偏插值纵向平面内俯仰通道舵产生的纵向力距系数来代替，插值如下：

my_0＝interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,-β,Ma,0)

偏航舵侧向力距系数在侧向平面内由偏航舵产生，采用侧滑角β与偏航舵dy插值纵向平面内俯仰通道舵产生的纵向力距系数来代替，插值如下：

-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,-β,Ma,-dy)+my_0

滚转舵侧向力距系数在侧向平面内由滚转舵产生，采用侧滑角β与滚转舵dx插值纵向平面内滚转通道舵产生的纵向力距系数来代替，插值如下：

-interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,-β,Ma,dx)+my_0

俯仰舵侧向力距系数在纵向平面内由俯仰舵产生，由单平面双通道六分量数据直接插值所得如下：

-interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,α,Ma,dz)

考虑侧向力距系数拉偏k_my与舵效拉偏k_dx，综合得三通道纵向力系数如下：

my＝-my_0*k_my-...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,-β,Ma,dx)-my_0]*k_dx-...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,-β,Ma,-dy)-my_0]*k_dx-...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,α,Ma,dz)*k_dx

步骤7，双平面三通道纵向力距系数获取：

三通道纵向力距系数包括弹身纵向力距系数、俯仰舵纵向力距系数、滚转舵纵向力距系数以及偏航舵纵向力距系数，其中弹身纵向力距系数仅在纵向平面内产生，采用零舵偏插值如下：

mz_0＝interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,α,Ma,0)

俯仰舵纵向力距系数在纵向平面内由俯仰舵产生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,α,Ma,dz)-mz_0

滚转舵纵向力距系数在纵向平面内由滚转舵产生，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,α,Ma,dx)-mz_0

偏航舵纵向力距系数在纵向平面内由偏航舵产生，采用侧滑角β与偏航舵dy插值纵向平面内俯仰通道舵产生的侧向力距系数来代替，插值如下：

interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,-β,Ma,-dy)

考虑纵向力距系数拉偏k_mz与舵效拉偏k_dx，综合得三通道纵向力距系数如下：

mz＝mz_0*k_mz+...[interp3(α_b,Ma_b,dx_b,mz1_dx,α,Ma,dx)-mz_0]*k_dx+...[interp3(α_b,Ma_b,dz_b,mz1_dz,α,Ma,dz)-mz_0]*k_dx+...interp3(α_b,Ma_b,dz_b,my1_dz,-β,Ma,-dy)*k_dx

其中，步骤2到步骤7的各个步骤顺序均可互换。

2.如权利要求1所述的基于单平面双通道六分量气动数据的双平面三通道扩展方法，其特征在于，在诱导部分同时将双平面特征量即攻角与侧滑角考虑在内具体方式为：综合零升阻力系数、纵向平面及侧向平面诱导阻力系数得到弹身与滚转通道舵偏阻力系数，并插值得到俯仰以及偏航通道舵偏对应阻力系数。