[发明专利]一种飞机静气动弹性地面模拟系统和方法

说明书

本公开的一方面涉及一种飞机静气动弹性地面模拟系统，包括载荷计算及加载控制模块，用于确定飞机在飞行状态下将受到的估计载荷；载荷加载模块，用于将所计算出的估计载荷加载到所述飞机上；以及测量模块，用于测量飞机在受到所加载的估计载荷的情况下的变形。本公开还包括相应的飞机静气动弹性地面模拟方法。

技术领域

本申请一般涉及飞机地面试验，尤其涉及飞机静气动弹性地面模拟。

背景技术

飞机作为弹性体在空中飞行，受气动力作用会使得结构(例如机翼)发生变形。这种变形必然又会影响飞机的气动力，这是典型的静气动弹性问题。

随着飞机越来越大，加上对经济性的高要求，飞机的机翼设计的越来越软。机翼结构的几何非线性问题不可忽略。

传统的静气动弹性问题求解方法包括两大类：计算分析方法和风洞模拟试验。

计算分析方法包括基于线性假设的线弹性方法和非线性求解方法。线弹性方法适用于刚度较大，变形较小的飞机。非线性方法目前还不太成熟，建模过程需要做很多简化，如将复杂的机翼简化成一根梁，且刚度也存在简化，另外求解几何非线性变形过程也存在简化。这些简化对计算精度必然带来很大损失。

另一方面，静气弹性风洞试验开展理论上具有可行性。但是大变形的静气动弹性模型设计难度大、且具有毁坏风洞的风险，而且费用和执行周期较长。

因此，本领域需要简单易实施且能够准确地进行飞机静气动弹性地面模拟的改进系统。

发明内容

本公开的一方面涉及一种飞机静气动弹性地面模拟系统，包括载荷计算及加载控制模块，用于计算飞机在飞行状态下将受到的估计载荷；载荷加载模块，用于将所计算出的估计载荷加载到所述飞机上；以及测量模块，用于测量飞机在受到所加载的估计载荷的情况下的变形。

根据一些示例性实施例，所述载荷加载模块用于将所计算出的估计载荷加载到所述飞机上包括将所计算出的估计载荷加载到所述飞机的机翼上。

根据一些示例性实施例，所述载荷加载模块包括多个加载装置，并且所述多个加载装置通过分布在所述机翼上的对应多个加载点耦合到所述机翼并对所述机翼进行加载。

根据一些示例性实施例，所述载荷计算及加载控制模块用于计算飞机在飞行状态下将受到的估计载荷进一步包括所述载荷计算及加载控制模块计算要分配给所述多个加载装置中的每一者以通过相应的加载点对所述机翼进行加载的估计载荷。

根据一些示例性实施例，所述飞机在飞行状态下将受到的估计载荷基于机翼分布气动力数据和机翼结构质量惯性数据来计算。

根据一些示例性实施例，所述载荷计算及加载控制模块进一步用于基于所述测量模块所测量到的所述飞机的变形，确定所述飞机的当前实际载荷；确定所述当前实际载荷与所述估计载荷的差量；以及通过确定所述差量是否小于阈值来确定载荷和变形是否收敛。

根据一些示例性实施例，若确定载荷和变形未收敛，则所述载荷计算及加载控制模块进一步用于根据全机导数数据来进行全机配平以更新所述飞机的机身迎角及剖面变形角；以及基于所述飞机的经更新的机身迎角及剖面变形角，重新计算所述飞机的估计载荷，并且所述载荷加载模块进一步用于将重新计算出的估计载荷加载到所述飞机上。

根据一些示例性实施例，所述测量模块包括以下一者或多者或其任何组合：放置于机翼主梁的多个站位处的应变电桥，用于测量机翼在受到所加载的估计载荷的情况下相应各个站位的受载应变情况；以及放置于机翼上的角度测量装置，用于测量机翼上任意顺气流剖面上的扭转角变化量。

根据一些示例性实施例，该飞机静气动弹性地面模拟系统进一步包括保护开关，用于停止加载。