[发明专利]一种固定翼飞机阵风响应建模分析方法

摘要

本发明公开了一种固定翼飞机阵风响应建模分析方法，该方法通过气动力模型降阶，减少了模型阶数，该建模分析方法相较传统方法具有较高的精度，且计算量小，适用于工程分析。该模型与飞机结构模型、大气模型和舵机模型等耦合后得到阶数较低的阵风响应模型，便于阵风响应分析和阵风减缓控制设计。

主权项

1.一种固定翼飞机阵风响应建模分析方法，具体步骤如下：1)针对带被动阵风减缓装置的固定翼飞机，进行有限元分析，提取飞机结构的前几阶模态，这些模态代表飞机结构的动力学响应，有效降低结构模型阶数；2)分析翼尖装置的结构模态，使用正交分解的方法将翼尖装置的结构模态和机翼的结构模态解耦，得到翼尖装置的转动模态；3)定义单位阶跃输入为：用多项式分别拟合各阶模态的变形，将变形量插值到气动网格节点上，通过动网格方法，使用CFD计算所述结构各模态单位阶跃输入下的各时间步的非定常广义气动力，记为y(n)；4)用一阶的Volterra级数表示非定常广义气动力其中h(k),k＝1,2,…,K是Volterra级数的核函数，由下式得到：5)构造Hankel矩阵：其中，n为大于0的整数，r和s用来确定矩阵的大小，r表示该矩阵的行数，s表示列数，该矩阵为对称矩阵，r与s满足n+s+r‑2≤K；6)对上述Hankel矩阵进行奇异值分解得到构造出广义非定常气动力的状态方程：其中，x_a是该状态空间的状态变量，u为该状态空间的输入，该输入为结构的形变量，即广义位移，F_a为系统的输出量，即为广义气动力；其中，与定义如下：I_p与I_m是维度为p与m的单位方阵，0_p与0_m是维度为p与m的零方阵，与的维度分别是p×rp，m×sm；7)引入1‑cos阵风模型，飞机飞行动力学模型，结构动力学模型，并与步骤6)中的广义非定常气动力模型耦合，得到带有被动阵风减缓装置的固定翼飞机阵风响应模型，使用该阵风响应模型进行阵风响应分析，计算各阶结构模态在阵风作用下的响应。