一种飞机静气动弹性地面模拟系统和方法技术方案

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。还包括相应的飞机静气动弹性地面模拟方法。还包括相应的飞机静气动弹性地面模拟方法。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机静气动弹性地面模拟系统和方法


[0001]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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。

技术实现思路

[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]本公开的另一方面涉及一种飞机静气动弹性地面模拟方法，包括计算飞机在飞行状态下将受到的估计载荷；将所计算出的估计载荷加载到所述飞机上；测量飞机在受到所加载的估计载荷的情况下的变形；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；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；若确定载荷和变形未收敛，则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；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，并且将重新计算出的估计载荷加载到所述飞机上。
附图说明
[0018]图1示出了根据本公开一方面的飞机静气动弹性地面模拟系统的示意图。
[0019]图2示出了根据本公开一方面的飞机静气动弹性地面模拟系统的主要模块之间的关系的示图。
[0020]图3示出了根据本公开一方面的载荷计算及加载控制装置的框图。
[0021]图4示出了根据本公开一方面的载荷计算及加载控制方法的流程图。
具体实施方式
[0022]图1示出了根据本公开一方面的飞机静气动弹性地面模拟系统100的示意图。飞机静气动弹性地面模拟系统100可包括例如试验对象102、载荷加载模块104、测量模块106、载荷计算及加载控制模块108和保护开关110，如图1所示。
[0023]根据示例性实施例，试验对象102可为真实飞机结构或试验用飞机。飞机在空中飞行时，机翼变形较为明显，静气动弹性显著。大型飞机一般主要考察机翼对全机的静气动弹性效应。本例中，载荷加载模块104仅作用在机翼上，以模拟空中飞行时机翼的受载情况，但本公开并不被限定于此。值得注意的是，机翼变形后，载荷发生变化，还需要考虑全机配平。
[0024]载荷加载模块104可包括多个加载装置。这些加载装置在加载点112耦合到机翼并对机翼进行载荷加载。加载点112通常分散地分布在机翼上以模拟机翼上的分布受载加载位置。加载点的分布不限于图1中所示的模式，而是可以包括其他任何分布模式。
[0025]载荷加载模块104的加载装置不限于图1中给出的拉线式加载装置，而是通常还可以替换地或补充地使用液压装置或电磁装置(未示出)输出作用力以模拟各个加载点112上
分配的载荷。通过载荷加载模块104的各个加载装置在加载点112进行的载荷加载，便可以模拟飞机102在空中飞行时的任意情况下的受载情况。
[0026]测量模块106可以包括例如应变电桥和角度测量装置。应变电桥通常可以放置于机翼主梁116上，并且可以按需要分布于多个站位114处，以用于测量机翼受载后相应各个站位的受载应变情况。角度测量装置可以测量机翼上任意顺气流剖面上的扭转角变化量。藉此，测量模块106可以获得机翼的累积受载情况和变形情况的数据。
[0027]载荷计算及加载控制模块108通常可包括中控计算机。该载荷计算及加载控制模块108可包括受载计算子模块以及分载子模块，并可存储或可访问机翼分布气动力数据库、机翼结构质量惯性数据及全机导数数据库等。根据机翼分布气动力数据库和机翼结构质量惯性数据，载荷计算及加载控制模块108可以通过受载计算子模块来计算飞机在任意飞行状态下的受载情况。进而，载荷计算及加载控制模块108可根据分载子模块将受载程序所计算出的载荷分配到载荷加载模块104的各加载装置对加载点进行加载。另外，载荷计算及加载控制模块108还可包括配平计算子模块，以用于基于机翼变形结果、机翼分布气动力数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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。2.如权利要求1所述的飞机静气动弹性地面模拟系统，其中，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。3.如权利要求2所述的飞机静气动弹性地面模拟系统，其中，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。4.如权利要求3所述的飞机静气动弹性地面模拟系统，其中，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。5.如权利要求1所述的飞机静气动弹性地面模拟系统，其中，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。6.如权利要求1所述的飞机静气动弹性地面模拟系统，其中，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。7.如权利要求6所述的飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鹏，鲁一南，符梁栋，杜云龙，姜翼冲，胡赞远，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：