[发明专利]一种基于缩比模型的全尺寸飞行器飞行品质评定方法

说明书

本发明提供一种基于缩比模型的全尺寸飞行器飞行品质评定方法，包括以下步骤：加工制造一定缩比率下的缩比模型；确定缩比模型飞行试验的飞行状态；在缩比模型试验飞行状态下开展试验，计算缩比模型飞行品质评定参数；对缩比模型的飞行品质评定参数进行相似变换，获得全尺寸飞机飞行品质评定参数；评定全尺寸飞行器的飞行品质等级。本发明可以较为逼真的反映全尺寸飞行器的机动运动过程、展示气动/运动耦合特性，飞行品质评定精度更高，实现在飞行器设计早期阶段开展考虑气动/运动一体化的飞行品质评定，能尽早地发现问题，为方案改动提供反馈，提升研制效率和水平、降低研制风险、缩短研制周期。

技术领域

本发明属于飞行器飞行品质评定技术领域，具体涉及一种基于缩比模型的全尺寸飞行器飞行品质评定方法。

背景技术

缩比模型是与全尺寸飞行器满足动力学相似的试验模型，对缩比模型的飞行试验结果进行相似处理，可以得到全尺寸飞行器响应的估计，进而对全尺寸飞行器动力学特性的进行评估。缩比模型具有尺寸小，成本低，易于加工制造的优点，在飞机三维构型初步设计完成后即可即可进行加工得到，并且缩比模型飞行试验可以较为逼真的反映全尺寸飞行器的机动运动过程。因此，将缩比模型飞行试验与飞行品质评定结合起来，可以得到一种综合了数学仿真模型评定方法和飞行试验评定方法的优点的更为进步的评定方法。然而，该方法的实现还存在以下技术难点：缩比模型与全尺寸飞机的动力学响应相似，因此二者的飞行品质评定参数并不相等，而是存在一定的相似映射关系，该相似关系是利用缩比模型试验得到全尺寸飞机飞行品质评定参数的关键，并且对于不同种类的飞行品质评定参数，如时域参数、低阶等效系统参数以及频域参数等，相似关系也存在差异，但目前该方面尚无系统性的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于缩比模型的全尺寸飞行器飞行品质评定方法。本发明方案能够解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术解决方案：

根据一个方面，提供一种飞行器的缩比模型，所述的缩比模型与飞行器的外形相似，按照动力学相似系统设计准则，依照缩比率k进行设计制造，所述的动力学相似系统设计准则为：

式中，下标s表示缩比模型变量，下标f表示全尺寸飞行器变量，l为飞机尺寸，k为缩比率，S为机翼面积，ρ_b为飞行器材料密度，m为质量，J为惯性矩。

根据另一个方面，提供一种基于缩比模型的全尺寸飞行器飞行品质评定方法，实现步骤如下：

基于全尺寸飞行器设计方案，加工制造一定缩比率下的缩比模型；

选取全尺寸飞行器飞行品质评定的飞行状态，按照弗劳德数相等的原则，确定缩比模型飞行试验的飞行状态；

在缩比模型试验飞行状态下开展试验，根据缩比模型纵向、横向和航向三轴运动的激励指令和时域响应，计算缩比模型飞行品质评定参数；

基于缩比模型与全尺寸飞行器的运动相似性，结合缩比模型相对于全尺寸飞行器的尺寸缩比率，对缩比模型的飞行品质评定参数进行相似变换，获得全尺寸飞机飞行品质评定参数；

利用全尺寸飞机飞行品质评定参数，参照全尺寸飞行器的飞行品质评定准则，评定全尺寸飞行器的飞行品质评定等级。

进一步的，所述的缩比模型与全尺寸飞行器飞行状态的相似设计准则如下：

式中，V为飞行器飞行速度、g为重力加速度、ρ_a为来流空气密度。

进一步的，所述的缩比模型与全尺寸飞行器飞行品质评定参数的相似关系包括时域评定参数、低阶等效系统评定参数和频域评定参数的相似关系。

进一步的，所述缩比模型与全尺寸飞机时域评定参数的相似比例为缩比率k的开方。