一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法，利用舵面组合方式对应和符号变换的方法进行攻角侧滑角负向扩展；采用本发明专利技术进行计算节约计算资源，本发明专利技术主要采用不同状态数据对应及符号变换的原理进行数据扩展，数据迭代和相互运算过程较少，带来的舍入误差小，并且不易出错，本发明专利技术基于带四个X形或十字形分布舵面控制的轴对称飞行器外形，满足该外形特点的飞行器都可以适用，本发明专利技术方法针对的对象明确，原理清晰，方便进行批量数据处理和数据库一键生成。处理和数据库一键生成。处理和数据库一键生成。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法


[0001]本专利技术涉及航空航天
，具体涉及一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法。

技术介绍

[0002]CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真技术已经在航空航天领域广泛应用，相对于模型试验，具有成本低、效率高、重复性和稳定性好、可模拟极限条件等优点。在进行飞行器设计研究时，考虑到飞行状态的复杂性，通常需要利用CFD仿真技术计算大量飞行状态，建立飞行器气动数据库，为飞行器设计提供技术支撑。由于飞行器的对称性，可根据部分气动数据扩展生成全包线气动数据库。
[0003]目前，专利CN 112214834A公开了一种轴对称飞行器气动数据库建立方法，该方法适用于返回舱轴对称体外形，根据计算样本的总攻角和原始气动数据，进行绕体旋转不同角度，根据投影的原理利用三角和反三角函数求解攻角、侧滑角及对应气动数据，达到数据扩展的目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目是在现有技术的基础上，提出一种全包线气动数据库生成方法，主要利用舵面组合方式对应和符号变换的方法进行攻角侧滑角负向扩展，由于舵偏正负和气动数据正负是自定义和保持一致的，保证了结果的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法，包括以下步骤：S1:获取CFD仿真计算的原始气动数据；S2：将原始气动数据进行扩展，分别扩展为负攻角正侧滑状态下的气动数据、正攻角负侧滑状态下的气动数据和负攻角负侧滑状态下的气动数据；S3：计算扩展前及扩展后所有状态升力和阻力；S4：对所有扩展前后气动数据进行合并，合并后进行自定义排序，按格式输出生成全包线气动数据库。
[0006]在上述技术方案中，在S1过程中包括以下步骤：S11：识别原始气动数据中所有的数据行数；S12：检测原始气动数据是否存在数据缺失；S13：若原始气动数据存在数据缺失，则记录缺失气动数据状态位置；S14：自动识别原始气动数据中舵偏状态，按照不同舵偏状态进行原始气动数据存储。
[0007]在上述技术方案中，将所述原始气动数据扩展为负攻角正侧滑状态下的气动数据，扩展式为：
变量名称目标状态扩展公式
轴向力系数C
xt
负攻角正侧滑Cxt
‑
α+β
(d(x)d(y)d(z))=Cxt
+α+β
(d(
‑
x)d(y)d(
‑
z))法向力系数C
yt
负攻角正侧滑Cyt
‑
α+β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
Cyt
+α+β
(d(
‑
x)d(y)d(
‑
z))侧向力系数C
zt
负攻角正侧滑Czt
‑
α+β
(d(x)d(y)d(z))=Czt
+α+β
(d(
‑
x)d(y)d(
‑
z))滚转力矩系数M
x
负攻角正侧滑Mx
‑
α+β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
Mx
+α+β
(d(
‑
x)d(y)d(
‑
z))偏航力矩系数M
y
负攻角正侧滑My
‑
α+β
(d(x)d(y)d(z))=My
+α+β
(d(
‑
x)d(y)d(
‑
z))俯仰力矩系数M
z
负攻角正侧滑Mz
‑
α+β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
Mz
+α+β
(d(
‑
x)d(y)d(
‑
z))
在上述技术方案中，将所述原始气动数据扩展为正攻角负侧滑滑状态下的气动数据，扩展式为：
变量名称目标状态扩展公式轴向力系数C
xt
正攻角负侧滑Cxt
+α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=Cxt
+α+β
(d(
‑
x)d(
‑
y)d(z))法向力系数C
yt
正攻角负侧滑Cyt
+α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=Cyt
+α+β
(d(
‑
x)d(
‑
y)d(z))侧向力系数C
zt
正攻角负侧滑Czt
+α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
Czt
+α+β
(d(
‑
x)d(
‑
y)d(z))滚转力矩系数M
x
正攻角负侧滑Mx
+α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
Mx
+α+β
(d(
‑
x)d(
‑
y)d(z))偏航力矩系数M
y
正攻角负侧滑My
+α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
My
+α+β
(d(
‑
x)d(
‑
y)d(z))俯仰力矩系数M
z
正攻角负侧滑Mz
+α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=Mz
+α+β
(d(
‑
x)d(
‑
y)d(z))
在上述技术方案中，将所述原始气动数据扩展为负攻角负侧滑滑状态下的气动数据，扩展式为：
变量名称目标状态扩展公式轴向力系数C
xt
负攻角负侧滑Cxt
‑
α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=Cxt
+α+β
(d(x)d(
‑
y)d(
‑
z))法向力系数C
yt
负攻角负侧滑Cyt
‑
α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
Cyt
+α+β
(d(x)d(
‑
y)d(
‑
z))侧向力系数C
zt
负攻角负侧滑Czt
‑
α
‑
β
(d(x)d(y)d(z))=
‑
Czt
+α+β
(d(x)d(
‑
y)d(
‑
z))滚转力矩系数M
x
负攻角负侧滑Mx
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法，其特征在于包括以下步骤：S1:获取CFD仿真计算的原始气动数据；S2：将原始气动数据进行扩展，分别扩展为负攻角正侧滑状态下的气动数据、正攻角负侧滑状态下的气动数据和负攻角负侧滑状态下的气动数据；S3：计算扩展前及扩展后所有状态升力和阻力；S4：对所有扩展前后气动数据进行合并，合并后进行自定义排序，按格式输出生成全包线气动数据库。2.根据权利要求1所述的一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法，其特征在于在S1过程中包括以下步骤：S11：识别原始气动数据中所有的数据行数；S12：检测原始气动数据是否存在数据缺失；S13：若原始气动数据存在数据缺失，则记录缺失气动数据状态位置；S14：自动识别原始气动数据中舵偏状态，按照不同舵偏状态进行原始气动数据存储。3.根据权利要求1所述的一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法，其特征在于将所述原始气动数据扩展为负攻角正侧滑状态下的气动数据，扩展式为：式中：α为攻角，β为侧滑角，d（x）为X轴正舵偏角，d（
‑
x）为X轴负舵偏角，d（y）为Y轴正舵偏角，d（
‑
y）为Y轴负舵偏角，d（z）为Z轴正舵偏角，d（
‑
z）为Z轴负舵偏角。4.根据权利要求1所述的一种基于CFD的飞行器全包线气动数据库生成方法，其特征在于将所述原始气动数据扩展为正攻角负侧滑滑状态下的气动数据，扩展式为：
式中：α为攻角，β为侧滑角，d（x）为X轴正舵偏角，d...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾川，贾洪印，李欢，周桂宇，罗磊，陈洪杨，陈兵，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：