[发明专利]一种用于飞机风环境模拟的仿真方法

权利要求书

1.一种用于飞机风环境模拟的仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、进入风模块，并判断系统总冻结标志是否为是，若为是则进行初始化并使系统总冻结标志为否，且判断风剖面序号是否为0，若系统总冻结标志不为是则同样判断风剖面序号是否为0；

S2、若风剖面序号为0则调用全球风子流程，否则判断微暴是否激活，若激活则同样调用全球风子流程，否则调用风剖面子流程；

S3、若S2中调用全球风子流程，则在退出全球风子流程后依次调用微暴子流程、风输出子流程及风变化子流程，若S2中调用风剖面子流程，则在退出风剖面子流程后直接调用风变化子流程；

S4、退出风模块；

其中，所述S2中调用全球风子流程还包括以下步骤：

S211、进入全球风子流程，并判断上一次风剖面序号是否为0，若为0则计算全球风的地表附面层高度衰减因子Hre，否则将风剖面垂直风速及风切变和微暴产生的紊流强度设置为0，且恢复表面风速和风向，并计算Hre；

S212、判断Hre是否越界，若越界则设置Hre为1，并判断飞机离地高度是否小于500米，否则直接判断飞机离地高度是否小于500米；

S213、若飞机离地高度小于500米，则计算第一高度比例系数Hra，Hra=飞机离地高度/500，并判断Hra是否越界，若越界则设置Hra为1，并计算全球风风速Gs=（地表风速+（中间风速-地表风速）*Hra+1）*Hre及第一全球风风向Gd=（地表风向+（中间风向-地表风向）*Hra+1）-磁偏角，若不越界，则直接计算Gs及Gd，同时判断飞机离地高度是否高于对流层顶；

S214、若飞机离地高度高于对流层顶，则使Gs=Gs-（飞机离地高度-36000）*0.016888，并判断Gs是否越界，否则直接判断Gs是否越界；

S215、若Gs越界则设置Gs为0并退出全球风子流程，若不越界则直接退出全球风子流程；

所述S2中调用风剖面子流程还包括以下步骤：

S221、进入风剖面子流程，并判断风剖面序号与上周期是否相等，若相等则判断上周期风剖面序号是否为0，若为0则备份全球风表面风速和风向，并设置风剖面变化标志为真及更新风剖面序号，若不为0则直接设置风剖面变化标志为真及更新风剖面序号，同时判断上周期风剖面是否在原点处；

S222、若上周期风剖面不在原点处，则判断风切变长度是否大于0.00001，若大于则设置风剖面原点的随机位置Random为风切变长度，若上周期风剖面在原点处或风切变长度小于0.00001，则Random={[13.0*Randam-AINT（13.0*Random）]*2.0-1.0}*2000；

S223、首次判断风切变长度是否小于0.00001，若小于则设置Random=0，并再次判断风切变长度是否小于0.00001，若首次判断风切变长度时，其长度不小于0.00001则判断上周期风剖面是否在原点处，若在原点处则Random=1256.5713，并再次判断风切变长度是否小于0.00001，否则直接再次判断风切变长度是否小于0.00001；

S224、若再次判断风切变长度时，若其长度小于0.00001，则设置上周期原点处风剖面为真，否则设置上周期原点处风剖面为假；

S225、判断风剖面变化标志是否为真，若风剖面变化标志为真，则设置风剖面已变化标志为真及风剖面变化标志为假，并判断风剖面已变化标志是否为真，若风剖面变化标志不为真则直接判断风剖面已变化标志是否为真；

S226、判断风剖面已变化标志是否为真，若为真则设置计算表面风标志为真、循环次数变量J=2及计数变量初始化I=1，若不为真则设置J=1及I=1；

S227、判断I是否小于等于J，若是小于等于则调用风剖面计算子流程及风剖面输出子流程，且使I=I+1，并退出风剖面子流程，若不是小于等于则直接退出风剖面子流程，若无需判断I是否小于等于J，则使I=I+1，并退出风剖面子流程；

其中，若风剖面序号与上周期不相等，则直接进入再次判断风切变长度是否小于0.00001的步骤；

所述S3中调用微暴子流程还包括以下步骤：

S3101、进入微暴子流程，并设置微暴强度=教员台设置微暴强度WBs*1.5；

S3102、判断WBs是否小于60，若小于60则计算微暴的涡流半径MBr=微暴的涡流半径最小值Rmin，否则MBr=Rmin+（WBs-60）*50；

S3103、计算微暴的有效直径=MBr*4.0，并判断WBs是否小于25，若小于25，则计算微暴顶高MBc=微暴顶高最小值Cmin，否则MBc=Cmin+（WBs-25.0）*30.0；

S3104、计算微暴的涡流中心高度=MBc*0.5667，且将跑道坐标系中微暴中心轴的倾斜方位角度数转换为弧度制，并计算跑道坐标系中微暴倾斜方位角的正弦和余弦，同时将微暴中心轴的倾斜角度数转化成弧度数，并计算微暴中心轴倾斜角的正弦和余弦；

S3105、判断微暴测试标识是否为真，若为真则设置微暴激活标识为1，否则判断微暴激活标志是否为真，若为真则设置微暴激活标识为1；

S3106、计算飞机到微暴地面原点X向距离、飞机到微暴地面原点Y向距离、飞机到微暴地面原点的航向角、飞机到微暴的倾斜角、飞机到微暴中心轴的X方向距离Ptx、飞机到微暴中心轴的Y方向距离Pty及飞机到微暴距离MBt，并判断MBt是否越界；

S3107、若MBt越界，则设置距离有效值MBv为1，否则MBv=MBt，并计算飞机正常航程=MBv/（2*MBr）及临时变量Tv=Ptx*微暴中心轴倾斜角的正弦值；

S3108、判断Tv是否越界，若越界则设置Tv为0，并设置正常高度=飞机离地高度Hg/（MBc*微暴中心轴倾斜角的余弦值+Tv），否则直接设置正常高度；

S3109、通过插值计算微暴水平径向风、微暴垂直径向风及地面影响因子，并分解微暴径向风到微暴倾斜轴，同时计算微暴倾斜方位角；

S3110、判断微暴倾斜方位角是否越界，若越界则设置微暴倾斜方位角=微暴倾斜方位角-2π，并计算微暴倾斜方位角的正弦和余弦，若不越界则直接计算微暴倾斜方位角的正弦和余弦；

S3111、计算微暴产生的向北风速及向东风速，并判断微暴测试标识是否为真，若为真则设置风切变和微暴产生的紊流强度为0、微暴临时变量为0及微暴等级为0，并退出微暴子流程；

S3112、若微暴测试标识不为真，则判断微暴水平径向风是否为0，若为0，则微暴等级=0.875*微暴等级，否则微暴等级=微暴等级+0.125*（粗糙大气水平因子-微暴等级）；

S3113、计算微暴临时变量=微暴等级+|微暴垂直径向风|*粗糙大气垂直因子*微暴强度/100，并判断微暴临时变量是否越界；

S3114、若微暴临时变量越界，则设置微暴临时变量为1，且设置风切变和微暴产生的素流强度=微暴临时交量，并退出微暴子流程，若微暴临时变量不越界，则直接设置风切变和微暴产生的素流强度=微暴临时交量，并退出微暴子流程；

其中，所述S3105中若微暴测试标识不为真还包括以下步骤：

若微暴测试标识不为真，则判断微暴激活标识是否为1，若为1则设置微暴记过标识为0、微暴产生的向北风速为0、微暴产生的向东风速为0、微暴产生的垂直风速为0、风切变和微暴产生的紊流强度为0、微暴临时变量为0、微暴等级为0、MBv为0及飞机到微暴地面原点的航向角为0，并退出微暴子流程，若微暴激活标识不为1，则退出微暴子流程；

所述S227中调用风剖面输出子流程还包括以下步骤：

S22701’、进入风剖面输出子流程，且设置剖面强度的速度因子U=沿机体轴X的速度分量/30，并判断U是否越界；

S22702’、若U越界则设置U为1，并设置总风廊线强度为1，若U不越界则直接设置总风廊线强度为1；

S22703’、计算风剖面沿机体轴X向的风速、风剖面沿机体轴Y向的风速及风剖面Z向的风速，且设置计算风剖面的方向=参考站跑道方向+风剖面与跑道的夹角，并计算向北风速及向东风速；

S22704’、判断计算表面风标志是否为真，若为真则调用风速计算子流程，并设置计算表面风标志为假，同时退出风剖面输出子流程；

S22705’、若计算表面风标志不为真，则调用风速计算子流程，并设置计算风切变=|向北风速-上周期向北风速|+|向东风速-上周期向东风速|，同时更新上一周期向北风速和向东风速；

S22706’、判断风剖面序号是否小于16，若小于16则计算粗糙大气强度Ri，并判断Ri是否越界，否则直接判断Ri是否越界；

S22707’、若Ri越界，则设置风切变和微暴产生的紊流强度为1，并退出风剖面输出子流程；

S22708’、若Ri不越界，则设置风切变和微暴产生的紊流强度为Ri，并退出风剖面输出子流程；

所述S3中调用风输出子流程还包括以下步骤：

S3201、进入风输出子流程，并计算向北、向东及向地风速；

S3202、调用风速计算子流程，并设置风剖面模型差值运动系X、Y、Z轴速度为0，同时退出风输出子流程；

其中，所述S22704’及所述S3202中的风速计算子流程还包括以下步骤：

进入风速计算子流程，并计算风速和风向，同时判断风向是否小于0，若小于0，则风向=360+风向，并退出风速计算子流程；

若风向不小于0，则判断风向是否大于360，若风向大于360则风向=360+风向，并退出风速计算子流程，若风向不大于360则退出风速计算子流程；

所述S3中调用风变化子流程还包括以下步骤：

S331、进入风变化子流程，并依次判断飞机位置处风速变化是否大于0.1、飞机位置处风速变化是否大于0.5、风剖面变化标志是否为1、风剖面类型与上周期是否一致、风剖面方位与上周期是否一致、风剖面强度与上周期是否一致、微暴激活标志与上周期是否一致、高空风速与上周期是否一致、高空风向与上周期是否一致及跑道方位与上周期是否一致，若上述判断均为否定，则判断风向与上一周期风向差值的绝对值是否大于0.5，否则设置风变化标志为1，并判断风向与上一周期风向差值的绝对值是否大于0.5；

S332、若风向与上一周期风向差值的绝对值大于0.5，则空中风向变化标志为true，否则空中风向变化标志为false；

S333、依次更新上一周期飞机位置处的风速、上一周期飞机位置处的风向、上一周期的风切变类型、上一周期的风切变强度、上一周期的风剖面与跑道夹角、上一周期的微暴激活标志、上一周期的高空风速、上一周期的高空风向及上一周期的参考站跑道方向，并设置风剖面变化标志为0，同时退出风变化子流程。