[发明专利]一种飞行器单自由度摇滚特性预测方法

说明书

本发明公开了一种飞行器单自由度摇滚特性预测方法。该方法首先通过风洞测力试验获取飞行器在迎角α时的不同滚转角下的滚转力矩Cl；其次通过滚转力矩‑滚转角曲线获取滚转力矩Cl＝0时对应的滚转角i＝1、2、3……，计算处的滚转力矩静导数寻找滚转力矩静导数的再次通过风洞动导数试验获取飞行器在处的滚转动导数最后根据滚转动导数的符号，判断飞行器是否会发生摇滚；如果滚转动导数为负，则判定飞行器在滚转角处于静平衡状态，不会发生摇滚运动；如果滚转动导数为正，则预测为平衡滚转角，飞行器在滚转角发生摇滚运动。该方法可以通过飞行器静态滚转力矩实现对飞行器滚转稳定特性及摇滚特性的预判。

技术领域

本发明属于飞行器稳定性技术领域，具体涉及一种飞行器单自由度摇滚特性预测方法。

背景技术

为了争夺空中优势，现代战斗机等飞行器常常处于高速及大攻角运动状态下。因此，目前战斗机设计普遍采用细长机身加小展弦比大后掠角机翼的气动构型，这种气动构型加上控制系统的改进，有效地提高了飞行器的可控攻角，明显减少了阻力(特别是跨、超声速时)。此外，由于飞行器质量向纵轴集中，减少了绕横轴的转动惯量，故而增大了滚转速率。因此，极大地改善了在争夺空中优势中非常重要的两个因素：速度和操纵性。然而事物总有其两面性，这种气动构型的低速性能一般不佳，故采用大攻角飞行来提高升力，而大后掠三角翼外形虽然具有良好的航向稳定性，但是横航向稳定性明显降低，因而增大了大攻角运动时出现大振幅的机翼摇滚现象的可能性。

大后掠机翼在大迎角飞行时由于滚转阻尼下降、飞行器前体涡、侧缘涡诱导、气动力非线性、气动力滞后和激波诱导的分离等都会诱发机翼摇滚(wing rock)或其他非指令的自激运动，同时由于纵横向自由度的耦合，严重影响了飞行器的安全性和操纵性，大大限制了飞行器的机动性和敏捷性。

机翼摇滚是耦合滚转、偏航及下沉的一种周期性的复杂运动，其中以极限环形式的滚转振动为主，滚转振幅远比其他方向大得多。机翼摇滚与荷兰滚有一定的相似之处，但比荷兰滚复杂的多。荷兰滚是横测小扰动运动模态(滚转偏航量级相同)，可以采用线性气动模型描述，而机翼摇滚属于大攻角时的非线性气动现象，必须采用非线性气动模型研究。机翼摇滚现象极大地影响了飞行器的机动能力、武器效能及起飞/着陆性能，限制了飞行器的飞行包线。因此，现代战斗机在设计过程中对机翼摇滚问题十分重视。

因为机翼摇滚运动具有非线性及不受控制的特点，对飞行的安全性具有重大隐患，所以通过飞行器静态滚转力矩对其滚转稳定特性及摇滚特性的预判具有重要的意义。

当前，亟需发展一种飞行器单自由度摇滚特性预测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种飞行器单自由度摇滚特性预测方法。

本发明的飞行器单自由度摇滚特性预测方法包括以下步骤：

a.通过风洞测力试验获取飞行器在迎角α时的不同滚转角下的滚转力矩Cl；

b.通过滚转力矩-滚转角曲线获取滚转力矩Cl＝0时对应的滚转角计算处的滚转力矩静导数寻找滚转力矩静导数的

c.通过风洞动导数试验获取飞行器在处的滚转动导数

d.根据滚转动导数的符号，判断飞行器是否会发生摇滚；如果滚转动导数为负，则判定飞行器在滚转角处于静平衡状态，不会发生摇滚运动；如果滚转动导数为正，则预测为平衡滚转角，飞行器在滚转角发生摇滚运动。

本发明的飞行器单自由度摇滚特性预测方法，可以通过飞行器静态滚转力矩实现对其滚转稳定特性及摇滚特性的预判。

附图说明

图1为本发明的飞行器单自由度摇滚特性预测方法流程图；

图2为本发明的飞行器单自由度摇滚特性预测方法获得的双三角翼模型在迎角30°～35°时的滚转力矩-滚转角曲线；