[发明专利]一种用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法

权利要求书

1.一种用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法，其特征在于，包括：

步骤S1、获取当前时刻体轴系上的飞行器各速度分量；

步骤S2、对飞行器进行网格划分；

步骤S3、对给定的移动风场数据进行插值，获得飞行器各网格处受到的与所述体轴系各轴对应的各方向的风场速度；

步骤S4、根据飞行器各速度分量及各方向的风场速度，确定飞行器各网格处的等效速度分量；

步骤S5、根据所述等效速度分量确定飞行器各网格处的等效气动迎角及等效侧滑角；

步骤S6、基于所述等效气动迎角及等效侧滑角，对压力分布数据进行插值，获得飞行器各网格处的压力系数；

步骤S7、基于所述压力系数确定飞行器各网格处的气动力及气动力矩，返回步骤S3，进行下一时刻的风场速度计算，直至仿真结束；

其中，步骤S3进一步包括：

步骤S11、确定仿真时间t；

步骤S12、基于移动风场包围飞行器的速度V_Δ确定飞行器各网格在移动风场中的等效时刻t_i：t_i＝t-Δx_i/V_Δ，其中，Δx_i为第i个网格形心与飞行器尾翼后边界的水平距离；

步骤S13、根据移动风场数据插值获得各网格处所受到的水平移动风场速度U_x(t_i)、侧向移动风场速度U_y(t_i)、垂向移动风场速度U_z(t_i)；

步骤S4进一步包括：

步骤S41、获取大地坐标系到飞机体轴系的变换矩阵L_bg；

步骤S42、基于所述变换矩阵确定飞行器各网格处的等效速度分量u_i(t)、v_i(t)、w_i(t)：

其中，u(t)、v(t)、w(t)为飞行器各速度分量，U_x(t_i)、U_y(t_i)、U_z(t_i)为各方向的风场速度。

2.如权利要求1所述的用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法，其特征在于，步骤S2中，基于初始化的飞行器飞行速度、飞行器迎角及飞行器侧滑角确定飞行器各速度分量。

3.如权利要求1所述的用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法，其特征在于，所述变换矩阵根据初始化的飞行器滚转角、俯仰角及偏航角确定。

4.如权利要求1所述的用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法，其特征在于，步骤S6中，所述压力分布数据包括飞行器的原始基础压力分布数据，所述飞行器的原始基础压力分布数据通过风洞试验或CFD仿真获得。

5.如权利要求4所述的用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法，其特征在于，在步骤S6中进行插值过程前，进一步包括：

获取飞行器的飞行马赫数；

获取进行飞行器表面网格划分时的各网格的形心无因次化位置。

6.如权利要求1所述的用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法，其特征在于，步骤S7进一步包括：

步骤S71、根据飞行器各网格处的压力系数、等效速压、物面法向矢量及网格面积确定飞行器各网格处的气动力；

步骤S72、根据飞行器各网格处的气动力及形心位置矢量确定飞行器各网格处的气动力矩；

步骤S73、根据飞行器各网格处的气动力及气动力矩确定飞行器外部的气动力及气动力矩；

其中，物面法向矢量、网格面积及形心位置矢量均在网格划分时确定。

7.如权利要求1所述的用于移动风场环境中飞行器气动载荷的确定方法，其特征在于，步骤S2中，所述飞行器表面划分的网格为三角形网格。