一种多源气动数据不确定度量化评估方法和系统技术方案

本发明专利技术给出一种多源气动数据不确定度量化评估方法，包括：对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，选择基准数据并确定气动数据的不确定度；对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，计算基准数据并确定气动数据的不确定度；将风洞试验数据和数值仿真数据融合，确定多源气动数据的标称值；进行多源气动数据不确定度量化，得到多源启动数据不确定量化结果。本发明专利技术的方法可广泛应用于高超飞行器气动特性偏差带设计，结合飞行环境剖面，综合考虑风洞试验数据、数值仿真数据，采用基准数据修正+气动数据不确定度量化的方式给出气动数据库。数据不确定度量化的方式给出气动数据库。数据不确定度量化的方式给出气动数据库。

【技术实现步骤摘要】
一种多源气动数据不确定度量化评估方法和系统


[0001]本专利技术涉及高超飞行器气动设计
，特别是一种多源气动数据不确定度量化评估方法。

技术介绍

[0002]设计高性能飞行器的基础和前提是准确预测飞行器气动特性。获取飞行器气动特性通常靠风洞试验、数值计算和飞行试验等三种手段。风洞试验测量手段丰富但存在模型缩比、洞壁支杆干扰等天地差异；数值计算较为经济也能获得全面的流动信息，但对于复杂流动模型置信度缺乏考核；飞行试验是解决天地一致性就根本的手段，但由于飞行搭载测量传感器有限，获得的信息量远远小于风洞试验和数值计算手段。综上，最为经济、有效的方法是发挥三种手段的各自优势，建立三种手段融合的气动研究闭环链路，相互验证、相互促进，并实现将型号气动性能预测与气动问题集成研究之目的，有效节约研制成本，提高研制效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的技术解决问题是：本专利技术提供一种多源气动数据的不确定度量化评估方法，综合考虑风洞试验和数值仿真结果，同时对天地差异进行修正和量化，合理准确的给出飞行器气动特性偏差带。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：一种多源气动数据不确定度量化评估方法，包括：
[0005]对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，选择基准数据并确定气动数据的不确定度；
[0006]对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，计算基准数据并确定气动数据的不确定度；
[0007]将风洞试验数据和数值仿真数据融合，确定多源气动数据的标称值；
[0008]进行多源气动数据不确定度量化，得到多源启动数据不确定量化结果。
[0009]进一步的，对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，通过对比雷诺数，选择与真实飞行环境最接近的风洞试验数据作为基准数据。
[0010]进一步的，对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，所述确定气动数据的不确定度，包括：当风洞试验数据量＞a组时，将多组风洞试验数据的标准差作为气动数据的不确定度；当风洞试验数据量≤a组时，采用最大残差法，计算多组风洞试验数据的不确定度；a为设定值。
[0011]进一步的，对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，将所有数值仿真数据的平均值作为基准数据。
[0012]进一步的，对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，所述确定气动数据的不确定度，包括：
[0013]当数值仿真数据＞b组时，将数值仿真数据的标准差作为气动数据的不确定度；当
数值仿真数据≤b组时，采用最大残差法计算不确定度，b为设定值。
[0014]进一步的，所述将风洞试验数据和数值仿真数据融合，确定多源气动数据的标称值，包括：
[0015]确定基准数据，选择与飞行环境最接近的风洞试验数据作为初始标称值；
[0016]考虑天地差异，对初始标称值进行修正，将修正后的数据作为多源气动数据的标称值。
[0017]进一步的，所述进行多源气动数据不确定度量化，包括：
[0018]对风洞试验数据的不确定度和数值仿真数据的不确定度结果的包络范围进行极限包络，得到数据包络带，并将数据包络带与已有的气动偏差经验值进行对比，如果数据包络带与已有的气动偏差经验值的相对差值在5％范围内，则将数据包络带作为多源气动数据不确定度量化结果。
[0019]一种多源气动数据不确定度量化系统，包括：
[0020]第一模块，对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，选择基准数据并确定气动数据的不确定度；
[0021]第二模块，对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，计算基准数据并确定气动数据的不确定度；
[0022]第三模块，将风洞试验数据和数值仿真数据融合，确定多源气动数据的标称值；
[0023]第四模块，进行多源气动数据不确定度量化，得到多源启动数据不确定量化结果。
[0024]本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是：
[0025]本专利技术提出一种多源气动数据的不确定度量化评估方法，满足高超飞行器气动设计需求，该方法适用于天地差异不显著的气动偏差带设计，即来流Ma为0～7，飞行高度为0～30km，相比传统设计方法局部气动偏差缩小50％，经飞行试验数据验证方法可靠。本专利技术针对飞行器设计过程中的多源气动力数据，综合利用数值仿真和风洞试验不确定度数据，结合数学建模和专家评判等多种手段，建立气动力数据的不确定度量化模型与规范。
附图说明
[0026]图1为本专利技术方法示意图。
[0027]图2为风洞试验数据不确定度曲线图；
[0028]图3为数值仿真数据不确定度曲线图；
[0029]图4为多源气动数据不确定度曲线图。
具体实施方式
[0030]结合附图和实施例对本专利技术进行说明。
[0031]一种多源气动数据不确定度量化评估方法，包括如下步骤：
[0032]1)对于因风洞不同或模型缩比不同产生的多组风洞试验数据，通过对比雷诺数，选择与真实飞行环境最接近的风洞试验数据作为基准数据，一般为大尺度模型(模型缩比值接近1)风洞试验数据或高焓复现风洞试验数据；当风洞试验数据大于7组时，将多组风洞试验数据的标准差作为气动数据的不确定度；当数据量小于等于7组时，采用最大残差法，计算多组风洞试验数据的不确定度。
[0033]2)对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的多组数值仿真数据，采取和风洞试验数据不确定度量化类似的方法，首先将所有仿真数据的平均值作为基准数据，当仿真数据大于7组时，将仿真数据的标准差作为气动数据的不确定度；当数据量小于等于7组时，采用最大残差法计算不确定度，计算公式与风洞试验数据相同。
[0034]3)将风洞试验和数值仿真气动数据融合，首先确定基准数据，一般选择与飞行环境最接近的风洞试验数据作为初始标称值，而后考虑天地差异，如支杆干扰、雷诺数等，对初始标称值进行修正，将修正后的数据作为多源气动数据的标称值。
[0035]4)进行多源气动数据不确定度量化：根据步骤1中风洞试验数据不确定度和步骤4中数值仿真数据不确定度结果，对其包络范围进行极限包络，得到数据包络带，并将数据包络带与已有的气动偏差经验值进行对比，如果数据包络带与已有的气动偏差经验值的相对差值在5％范围内，则将数据包络带作为多源气动数据不确定度量化结果；
[0036]对于不确定度量化结果远小于经验值(不确定度量化结果偏离经验值超过25％)的，需进一步分析：
[0037]首先判断风洞试验和数值仿真数据源样本点是否过少，若风洞试验或数值仿真数据源样本中任意一组样本数小于2个，则表明样本点多样性存在缺陷，此时需以经验值作为不确定度量化结果；
[0038]若风洞试验和数值仿真数据源样本点均大于等于2个，则进一步判断是否数值仿真均基于同一套网格获得或者风洞试验数据均基于同一个试验模型获得；若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多源气动数据不确定度量化评估方法，其特征在于，包括：对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，选择基准数据并确定气动数据的不确定度；对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，计算基准数据并确定气动数据的不确定度；将风洞试验数据和数值仿真数据融合，确定多源气动数据的标称值；进行多源气动数据不确定度量化，得到多源启动数据不确定量化结果。2.根据权利要求1所述的一种多源气动数据不确定度量化评估方法，其特征在于，对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，通过对比雷诺数，选择与真实飞行环境最接近的风洞试验数据作为基准数据。3.根据权利要求2所述的一种多源气动数据不确定度量化评估方法，其特征在于，对于因风洞不同或模型缩比不同产生的若干组风洞试验数据，所述确定气动数据的不确定度，包括：当风洞试验数据量＞a组时，将多组风洞试验数据的标准差作为气动数据的不确定度；当风洞试验数据量≤a组时，采用最大残差法，计算多组风洞试验数据的不确定度；a为设定值。4.根据权利要求1所述的一种多源气动数据不确定度量化评估方法，其特征在于，对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，将所有数值仿真数据的平均值作为基准数据。5.根据权利要求4所述的一种多源气动数据不确定度量化评估方法，其特征在于，对于因计算软件不同或计算网格不同而产生的若干组数值仿真数据，所述确定气动数据的不确定度，包括：当数值仿真数据＞b组时，将数值仿真数据的标准差作为气动数据的不确定度；当数值仿真数据≤b组时，采用最大残差法计算不确定度，b为设定值。6.根据权利要求1所述的一种多源气动数据不确定度量化评估方法，其特征在于，所述将风洞试验数据和数值仿真数据融合，确定多源气动数据的标称值，包括：确定基准数据，选择与飞行环境最接近的风洞试验数据作为初始标称值；考虑天地差异，对初始标称值进行修正，将修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵民，武健辉，赵月，张凯，康磊晶，李枫，陈忠灿，贺淇楝，李杰奇，陈春燕，刘闻，张恒，张升升，焦鑫鑫，唐琼，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：