一种飞行器高空气动特性工程预测模型的构建方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种飞行器高空气动特性工程预测模型的构建方法和装置，包括：加载飞行器低空气动特性工程预测模型，包括低空全弹法向力系数计算、低空俯仰力矩系数计算和低空压心系数计算；根据飞行器高度获取横流雷诺数与来流雷诺数的变化，计算飞行器高空法向力系数剪切项增量和飞行器高空身存在时舵面法向力系数增量；根据飞行器高度特征修正飞行器低空气动特性工程预测模型，构建飞行器高空气动特性工程预测模型，飞行器高空气动特性工程预测模型包括飞行器高空法向力系数计算、飞行器高空压心系数计算、飞行器高空俯仰力矩系数计算。根据上述技术方案，可以有效扩大飞行器气动特征分析的飞行高度范围，提高飞行器高空气动力特性解算精度。动力特性解算精度。动力特性解算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器高空气动特性工程预测模型的构建方法和装置


[0001]本专利技术涉及飞行器气动力设计领域，具体涉及一种飞行器高空气动特性工程预测模型的构建方法和装置。

技术介绍

[0002]轴对称布局作为防御性的飞行器主要气动布局，具有机动性强、操纵性好等特点。在轴对称布局飞行器工程设计阶段，需要精确快速计算其高空气动特性，为飞行器的快速迭代论证提供高效的气动输入，为优化设计出高性能气动布局提供有力保障。
[0003]轴对称布局飞行器气动力工程计算方法发展比较成熟，但目前都集中于低空气动特性的计算，随着飞行器飞行高度增加，采用低空气动力计算方法计算飞行器高空气动力特性的误差极大，不能用于指导飞行器高空气动设计工作。
[0004]因此需要提出一种适用于气动力计算的方法，解决常规低空气动特性计算方法在预测轴对称布局飞行器高空气动力特性精度不足的问题，并支撑轴对称布局飞行器高空气动设计与建模分析。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本申请提供了一种飞行器高空气动特性工程预测模型的构建方法，包括：
[0006]加载飞行器低空气动特性工程预测模型，该预测模型包括低空全弹法向力系数计算、低空俯仰力矩系数计算和低空压心系数计算，其中，飞行器为轴对称布局飞行器；
[0007]根据飞行器高度获取横流雷诺数与来流雷诺数的变化，计算飞行器高空法向力系数剪切项增量和飞行器高空身存在时舵面法向力系数增量；其中横流雷诺数的变化指：横流雷诺数随飞行高度增加而逐渐减小，来流雷诺数的变化指：来流雷诺数随飞行高度增加而逐渐减小；
[0008]构建飞行器高空气动特性工程预测模型，该预测模型包括飞行器高空法向力系数计算、飞行器高空压心系数计算、飞行器高空俯仰力矩系数计算；其中，构建飞行器高空气动特性工程预测模型指：根据飞行器高度特征修正飞行器低空气动特性工程预测模型。
[0009]其中，飞行器高空法向力系数计算方法为：
[0010][0011]且：
[0012]其中，c
y1_gk
为轴对称飞行器高空法向力系数、S
y
为飞行器横流截面积、S
B
为全弹参考面积、CDC为横流因子、ETA为物形干扰因子、K
B(T)
为舵对身的干扰因子、K
T(B)
为身对舵干扰因子、为单独舵翼面位流法向力系数斜率、c
y1_f
为法向力系数剪切项增量、c
y1T(B)_gk_f
为
高空身存在时舵面法向力系数增量、c
xi_T
弹身存在时舵面阻力系数、c
xi_B
为对弹身的干扰阻力系数，α为飞行攻角；
[0013]飞行器高空压心系数计算方法为：
[0014]其中，为飞行器高空压心系数、c
y1_f
为法向力系数剪切项增量、c
y1T(B)_gk_f
为高空身存在时舵面法向力系数增量、c
y1B
为单独弹身法向力系数、c
y1_gk
为高空全弹法向力系数、为横流截面形心、为相对于弹体头部顶点单独弹体的压心系数、为相对于弹体头部顶点舵身干扰压力中心系数。
[0015]飞行器高空俯仰力矩系数计算方法为：其中，m
z1_gk
为飞行器高空俯仰力矩系数。
[0016]进一步的，计算飞行器高空法向力系数剪切项增量前，确定绝热不可压平板摩擦阻力系数、计算法向力系数剪切项；
[0017]绝热不可压平板摩擦阻力系数的确定包括层流情况和湍流情况，层流情况时的计算方法为：(C
f
)
M＝0
＝1.328Re
HL
‑
0.5
，湍流情况时的计算方法为：
[0018]其中，Re
HL
为横流雷诺数，且：D为飞行器弹身直径，V
∞
为来流速度，α为飞行攻角，υ为空气运动粘性系数；
[0019]在此基础上，法向力系数剪切项的计算方法为：在此基础上，法向力系数剪切项的计算方法为：其中，为绝热不可压平板摩擦阻力系数、F
B
为弹体侧面面积、S
B
为弹体最大横截面面积、η
M
为计及压缩性影响的修正系数、q
HL
为横流动压、q
∞
为来流动压；
[0020]进一步的，高空法向力系数剪切项增量的计算方法为：
[0021]c
y1_f
＝c
xm_gk
‑
c
xm_H＝0
，其中，c
y1_f
为法向力系数剪切项增量；c
xm_gk
为高空法向力系数剪切项；c
xm_H＝0
为零公里的法向力系数剪切项。
[0022]同时，计算飞行器高空身存在时舵面法向力系数增量前，确定附面层厚度，包括：层流附面层厚度计算、湍流附面层厚度计算；
[0023]层流附面层厚度计算方法为：其中，为层流附面层厚度、为参考密度、为参考动力粘性系数、V
e
为附面层外缘速度、ρ
e
为附面层外缘密度、r为半径；
[0024]湍流附面层厚度根据来流雷诺数变化，计算方法包括：
[0025]当来流雷诺数Re＜107时：
[0026]当来流雷诺数Re≥107时：
[0027]其中，为湍流附面层厚度、为参考密度、为参考动力粘性系数、V
e
为附面层外缘速度、ρ
e
为附面层外缘密度、r为半径，Re为来流雷诺数，V
∞
为来流速度，L为飞行器全弹长度，υ为空气运动粘性系数；
[0028]进一步的，高空身存在时舵面法向力系数的计算方法包括：
[0029]当附面层厚度小于舵面展长时：
[0030]当附面层厚度大于舵面展长时：
[0031]其中，q(z)为舵面展向动压分布、c(z)为舵面展向不同位置弦长、c
y1T(B)_dk
为低空身存在时舵面法向力系数、c
y1T(B)_gk
为高空身存在时舵面法向力系数；
[0032]飞行器高空身存在时舵面法向力系数增量的计算方法为：
[0033]c
y1T(B)_gk_f
＝c
y1T(B)_gk
‑
c
y1T(B)_gk_H＝0
，其中，c
y1T(B)_gk_f
为高空身存在时舵面法向力系数增量，c
y1T(B)_gk
为高空身存在时舵面法向力系数，c
y1T(B)_gk_H＝0
为零公里的身存在时舵面法向力系数。
[0034]进一步的，通过飞行器高度特征修正飞行器低空气动特性工程预测模型指：将飞行器高空法向力系数剪切项增量和飞行器高空身存在时舵面法向力系数增量叠加至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行器高空气动特性工程预测模型的构建方法，其特征在于，包括：加载飞行器低空气动特性工程预测模型，所述飞行器低空气动特性工程预测模型包括低空全弹法向力系数计算、低空俯仰力矩系数计算和低空压心系数计算，其中，所述飞行器为轴对称布局飞行器；根据飞行器高度获取横流雷诺数与来流雷诺数的变化，计算飞行器高空法向力系数剪切项增量和飞行器高空身存在时舵面法向力系数增量；其中所述横流雷诺数的变化指：横流雷诺数随飞行高度增加而逐渐减小，所述来流雷诺数的变化指：来流雷诺数随飞行高度增加而逐渐减小；构建飞行器高空气动特性工程预测模型，所述飞行器高空气动特性工程预测模型包括飞行器高空法向力系数计算、飞行器高空压心系数计算、飞行器高空俯仰力矩系数计算；其中，构建飞行器高空气动特性工程预测模型指：根据飞行器高度特征修正飞行器低空气动特性工程预测模型。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述飞行器高空法向力系数计算方法为：且：其中，c
y1_gk
为轴对称飞行器高空法向力系数、S
y
为飞行器横流截面积、S
B
为全弹参考面积、CDC为横流因子、ETA为物形干扰因子、K
B(T)
为舵对身的干扰因子、K
T(B)
为身对舵干扰因子、为单独舵翼面位流法向力系数斜率、c
y1_f
为法向力系数剪切项增量、c
y1T(B)_gk_f
为高空身存在时舵面法向力系数增量、c
xi_T
弹身存在时舵面阻力系数、c
xi_B
为对弹身的干扰阻力系数，α为飞行攻角；所述飞行器高空压心系数计算方法为：其中，为飞行器高空压心系数、c
y1_f
为法向力系数剪切项增量、c
y1T(B)_gk_f
为高空身存在时舵面法向力系数增量、c
y1B
为单独弹身法向力系数、c
y1_gk
为高空全弹法向力系数、为横流截面形心、为相对于弹体头部顶点单独弹体的压心系数、为相对于弹体头部顶点舵身干扰压力中心系数；所述飞行器高空俯仰力矩系数计算方法为：其中，m
z1_gk
为飞行器高空俯仰力矩系数。3.根据权利要求1所述的的构建方法，其特征在于，所述计算飞行器高空法向力系数剪切项增量前，确定绝热不可压平板摩擦阻力系数、计算法向力系数剪切项；所述绝热不可压平板摩擦阻力系数的确定包括层流情况和湍流情况，所述层流情况时的计算方法为：(C
f
)
M＝0
＝1.328Re
HL
‑
0.5
；所述湍流情况的计算方法为：
其中，Re
HL
为横流雷诺数，且：D为飞行器弹身直径，V
∞
为来流速度，α为飞行攻角，υ为空气运动粘性系数；所述法向力系数剪切项的计算方法为：其中，为所述绝热不可压平板摩擦阻力系数、F
B
为弹体侧面面积、S
B
为弹体最大横截面面积、η
M
为计及压缩性影响的修正系数、q
HL
为横流动压、q
∞
为来流动压；所述高空法向力系数剪切项增量的计算方法为：c
y1_f
＝c
xm_gk
‑
c
xm_H＝0
，其中，c
y1_f
为法向力系数剪切项增量；c
xm_gk
为高空法向力系数剪切项；c
xm_H＝0
为零公里的法向力系数剪切项。4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，计算飞行器高空身存在时舵...

【专利技术属性】
技术研发人员：何仕培，刘玉祥，苏日新，刘伟，丁锴，徐一航，杨约翰，魏东东，
申请(专利权)人：江南机电设计研究所，
类型：发明
国别省市：