一种民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法技术

本发明专利技术公开了一种民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法。所述方法包括如下步骤：步骤1：计算飞机飞行状态下任意时刻的滚转角速率pi_inf，俯仰角速率qi_inf，偏航角速率ri_inf；步骤2：分别计算任意时刻的滚转角速率，俯仰角速率，偏航角速率；步骤3：计算Kδ＝inf时最大欧拉角速率和计算Kδ＝Lim时最大欧拉角速率；步骤4：分别记录滚转角速率、俯仰角速率和偏航角速率达到最大值时所需要的时间t1和tj，并通过t1和tj确定时间差dtj；步骤5：确定机动操纵面最小偏转速率临界值。本发明专利技术中的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法提供了一套完整的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法；为机动操纵面偏转速率设计提供一种新手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞机操稳设计
，特别是涉及一种民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法。
技术介绍
飞机机动操纵面最小偏转速率临界值确定可以保证飞机的机动能力和飞行安全，如果偏转速率过小，就可能保证不了飞机预期的机动能力，甚至对飞行安全构成威胁；如果偏转速率过大，就可能对作动器设计提出了过高的要求，需要付出更大的代价，所以最小偏转速率临界值确定显得尤为重要。图1是飞机机动操纵面最小偏转速率临界值确定的原理图。图1中实线代表的是Kδ＝inf时的欧拉角速率曲线；虚线代表的是Kδ＝Lim时的欧拉角速率曲线；t1代表的是Kδ＝inf时达到最大欧拉角速率时所需的时间；tj代表的是Kδ＝Lim时达到最大欧拉角速率时所需的时间；dtj代表的是时间差(tj-t1)。目前，针对民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值的确定，还没有一套适用的方法，大部分都是参照国内外同类飞机的机动面最小偏转速率而定，但是最小偏转速率为什么这么定、为什么定这么大，缺乏理论技术支持，甚至有些为了满足最小偏转速率要求而大大增加了飞机研制成本。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法，所述民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法包括如下步骤：步骤1：在机动操纵面Kδ＝inf时，计算飞机飞行状态下任意时刻的滚转角速率pi_inf，俯仰角速率qi_inf，偏航角速率ri_inf；步骤2：当机动操纵面的Kδ为一系列有限值(Lim)时，分别计算任意时刻的滚转角速率(pi_Lim)j，俯仰角速率(qi_Lim)j，偏航角速率(ri_Lim)j；步骤3：计算Kδ＝inf时最大欧拉角速率(pmax_inf，qmax_inf，rmax_inf)和计算Kδ＝Lim时最大欧拉角速率((pmax_Lim)j，(qmax_Lim)j，(rmax_Lim)j)；步骤4：通过计算仿真方式分别记录Kδ为inf和Lim时，滚转角速率、俯仰角速率和偏航角速率达到最大值时所需要的时间t1和tj，并通过t1和tj确定时间差dtj；步骤5：确定机动操纵面最小偏转速率临界值(Kδ_min)L。优选地，所述步骤1中的滚转角速率pi_inf，俯仰角速率qi_inf，偏航角速率ri_inf具体为通过如下公式获取：；其中，Ix,Iy,Iz是绕飞机x,y,z三轴的惯性矩(kg.m3)，pi-1_inf,qi-1_inf,ri-1_inf是上一时刻的欧拉角速率(°/s)，分别是上一时刻的欧拉角加速度(°/s2)，Δt是计算时间步长(s),取值为0.001，是上一时刻的速压(kg/m.s2)，分别是上一时刻的滚转、俯仰和偏航力矩系数,S是机翼参考面积(m2)，bA,cA是机翼的展长和平均气动弦长(m)。优选地，所述步骤2中滚转角速率(pi_Lim)j，俯仰角速率(qi_Lim)j，偏航角速率(ri_Lim)j具体为通过如下公式获取：；其中，Ix,Iy,Iz是绕飞机x,y,z三轴的惯性矩(kg.m3)，pi-1_inf,qi-1_inf,ri-1_inf是上一时刻的欧拉角速率(°/s)，分别是上一时刻的欧拉角加速度(°/s2)，Δt是计算时间步长(s),取值为0.001，是上一时刻的速压(kg/m.s2)，分别是上一时刻的滚转、俯仰和偏航力矩系数,S是机翼参考面积(m2)，bA,cA是机翼的展长和平均气动弦长(m)。优选地，所述步骤3中的Kδ＝inf时最大欧拉角速率(pmax_inf，qmax_inf，rmax_inf)通过如下公式进行计算：pmax_inf＝max(pi_inf),qmax_inf＝max(qi_inf),rmax_inf＝max(ri_inf)；其中，j为Kδ取值个数。优选地，所述步骤3中的Kδ＝Lim时最大欧拉角速率((pmax_Lim)j，(qmax_Lim)j，(rmax_Lim)j)通过如下公式进行计算：(pmax_Lim)j＝max((pi_Lim)j),(qmax_Lim)j＝max((qi_Lim)j),(rmax_Lim)j＝max((ri_Lim)j)；其中，j为Kδ取值个数。优选地，所述时间差dtj为dtj＝tj-t1。优选地，所述步骤5为：判断dtj中有几个时间差值满足如下条件：第一预设条件≤dtj≤第二预设条件；如果只有一个时间差值满足条件，则通过该时间差值计算仿真记录当前操纵面偏转值，该当前操纵面偏转值为机动操纵面最小偏转速率临界值(Kδ_min)L；如果有多个时间差值满足条件，则取多个时间差值中数值最接近第一预设条件的时间差值，通过该时间差值计算仿真记录当前操纵面偏转值，该当前操纵面偏转值为机动操纵面最小偏转速率临界值(Kδ_min)L。优选地，所述第一预设条件为0.075秒；所述第二预设条件为0.08秒。优选地，所述步骤1中的一系列有限值(Lim)包括5°/s,10°/s,15°/s,20°/s,25°/s，30°/s。优选地，所述j在20°/s至70°/s的取值范围内取值。本专利技术中的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法提供了一套完整的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法；为机动操纵面偏转速率设计提供一种新手段，同时更好地服务于未来型号设计。附图说明图1是现有技术中的飞机机动操纵面最小偏转速率临界值确定的原理图。图2是本专利技术一实施例中的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。图1是现有技术中的飞机机动操纵面最小偏转速率临界值确定的原理图。图2是本专利技术一实施例中的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法的流程示意图。如图1所示的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法包括如下步骤：步骤1：在机动操纵面Kδ＝inf时，计算飞机飞行状态下任意时刻的滚转角速率pi_inf，俯仰角速率qi_inf，偏航角速率ri_inf；步骤2：当机动操纵面的Kδ为一系列有限值(Lim)时，分别计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法，其特征在于，所述民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法包括如下步骤：步骤1：在机动操纵面Kδ＝inf时，通过公式计算飞机飞行状态下任意时刻的滚转角速率pi_inf，俯仰角速率qi_inf，偏航角速率ri_inf；步骤2：当机动操纵面的Kδ为一系列有限值(Lim)时，通过公式分别计算任意时刻的滚转角速率(pi_Lim)j，俯仰角速率(qi_Lim)j，偏航角速率(ri_Lim)j；步骤3：计算Kδ＝inf时最大欧拉角速率(pmax_inf，qmax_inf，rmax_inf)和计算Kδ＝Lim时最大欧拉角速率((pmax_Lim)j，(qmax_Lim)j，(rmax_Lim)j)；步骤4：通过计算仿真方式分别记录Kδ为inf和Lim时，滚转角速率、俯仰角速率和偏航角速率达到最大值时所需要的时间t1和tj，并通过t1和tj确定时间差dtj；步骤5：确定机动操纵面最小偏转速率临界值(Kδ_min)L。

【技术特征摘要】
1.一种民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法，其特征在于，所述民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法包括如下步骤：步骤1：在机动操纵面Kδ＝inf时，通过公式计算飞机飞行状态下任意时刻的滚转角速率pi_inf，俯仰角速率qi_inf，偏航角速率ri_inf；步骤2：当机动操纵面的Kδ为一系列有限值(Lim)时，通过公式分别计算任意时刻的滚转角速率(pi_Lim)j，俯仰角速率(qi_Lim)j，偏航角速率(ri_Lim)j；步骤3：计算Kδ＝inf时最大欧拉角速率(pmax_inf，qmax_inf，rmax_inf)和计算Kδ＝Lim时最大欧拉角速率((pmax_Lim)j，(qmax_Lim)j，(rmax_Lim)j)；步骤4：通过计算仿真方式分别记录Kδ为inf和Lim时，滚转角速率、俯仰角速率和偏航角速率达到最大值时所需要的时间t1和tj，并通过t1和tj确定时间差dtj；步骤5：确定机动操纵面最小偏转速率临界值(Kδ_min)L。2.如权利要求1所述的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法，其特征在于，所述步骤1中的滚转角速率pi_inf，俯仰角速率qi_inf，偏航角速率ri_inf具体为通过如下公式获取：其中，Ix,Iy,Iz是绕飞机x,y,z三轴的惯性矩(kg.m3)，pi-1_inf,qi-1_inf,ri-1_inf是上一时刻的欧拉角速率(°/s)，分别是上一时刻的欧拉角加速度(°/s2)，Δt是计算时间步长(s),取值为0.001，是上一时刻的速压(kg/m.s2)，分别是上一时刻的滚转、俯仰和偏航力矩系数,S是机翼参考面积(m2)，bA,cA是机翼的展长和平均气动弦长(m)。3.如权利要求2所述的民用运输机机动操纵面最小偏转速率临界值确定方法，其特征在于，所述步骤2中滚转角速率(pi_Lim)j，俯仰角速率(qi_Lim)j，偏航角速率(ri_Lim)j具体为通过如下公式获取：其中，Ix,Iy,Iz是绕飞机x,y,z三轴的惯性矩(kg.m3)，pi-1_inf,qi-1_inf,ri-1_inf是上一时刻的欧拉角速率(°/s)，分别是上一时刻的欧拉角加速度(°/s2)，Δt是计算时间步长(s),取值为0.001，是上一时刻的速压(kg/m.s2)，分别是上一时刻的滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：武虎子，吕新波，黄振威，伍智敏，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61