【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天总体设计试验，涉及一种细长体静气动弹性稳定性快速分析技术。
技术介绍
1、大长细比弹箭类飞行器从弹性力学角度来看可以近似为一维系统进行处理，动力学特性接近一维梁。随着飞行器结构尺寸的增大、对接面增多，飞行器整体刚度呈现下降特征。在一定飞行动压作用下，飞行器可能发生静气弹弯曲发散问题。长细比大于10：1。
2、目前分析弯曲发散的有效手段是采用基于工程气动力方法或者cfd方法的静气动弹性数值分析方法。上述两种方法计算精度较高，但是需要详细的结构模态数据，在飞行器概念设计阶段无法采用。
技术实现思路
1、本专利技术采用基于细长体理论的气动力模型结合结构分段刚度的分析方法，建立一种快速评估细长体气动弹性弯曲发散的分析方法，适用于飞行器概念设计阶段使用。本专利技术计算得到的弯曲发散临界动压和飞行任务的最大动压比值能够作为评价原则，用于评估被试飞行器弯曲发散的可能性。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种细长体气动弹性静发散计算方法，包括：
4、1)沿飞行器轴向选取多个备选截面，选取多个备选截面作为站位，完成站位划分；
5、2)对各个站位进行截面等效处理，获得等效截面积f(x)，从而建立飞行器升力a(x)模型；
6、3)根据步骤1)的站位划分，获得飞行器各个段的刚度ej(x)；
7、4)根据步骤1)的站位划分，获得飞行器各个段的质量；
8、5)基于步骤3)获得的各个段的刚
9、6)利用步骤2)得到的飞行器升力a(x)模型和步骤3)得到的各个段的刚度ej(x)，建立一维弹性方程，利用一维弹性方程和给定的远场来流动压q∞，进行特征值求解，获得弯曲发散的临界动压；
10、7)对步骤6)得到的弯曲发散的临界动压和飞行任务给定最大动压的大小进行比较，如果弯曲发散临界动压大于飞行任务最大动压1.5倍，则判定飞行器不会发生弯曲发散；如果小于1.5倍，则判定飞行器会发生弯曲发散。
11、优选地，备选截面的选取原则如下：
12、在飞行器承力结构上，设置多个备选截面；
13、在飞行器两相邻对接结构的对接面上，设置备选截面；
14、在飞行器气动外形发生明显变化的区域，设置多个备选截面。
15、优选地，飞行器升力a(x)模型，具体为：
16、
17、其中，a(x)表示站位x处的升力，q∞为远场来流动压，f(x)为站位x处飞行器的等效横截面积，α(x)为站位x处的飞行器攻角；x为站位的标号，由飞行器头部至尾部依次增大。
18、优选地，进行截面等效处理，获得等效截面积f(x)的方法，具体为：
19、平坦机翼等效处理后形成线状截面，椭圆筒状飞行器等效后的形成椭圆形截面，线状截面和椭圆形截面对应等效截面积f(x)为：
20、f(x)＝πs2(x)
21、其中，π为3.14，s(x)为截面的等效单侧翼展s。
22、优选地，进行截面等效处理，获得等效截面积f(x)的方法，具体为：
23、对称的机翼机身组合体等效处理后形成线状翼展关于中心圆形对称组合的截面，对应等效截面积f(x)为：
24、
25、其中，r(x)为圆形的半径r。
26、优选地，进行截面等效处理，获得等效截面积f(x)的方法，具体为：
27、圆柱体等效处理后形成圆形截面，对应等效截面积f(x)为：
28、f(x)＝πr2(x)。
29、优选地，所述飞行器各个段的刚度ej(x)中，站位1刚度为0，站位x的刚度由站位x所在截面和站位x-1所在截面之间的轴向舱段确定；
30、所述飞行器各个段的质量中，站位1的质量为0，站位x的质量由站位x所在截面和站位x-1所在截面之间的轴向舱段确定。
31、优选地，所述一维弹性方程，具体为：
32、
33、
34、其中，ω(x)为站位x所在截面对应的一维梁的挠度，n大于或等于3。
35、优选地，获得弯曲发散的临界动压的方法，具体为：
36、61)建立弯曲发散稳定性方程([s]-q∞[a]){q}＝0；其中，q＝[qi]t；qi表示第i阶模态对应的广义自由度；[a]矩阵为弹性攻角系数矩阵；[s]矩阵为弹性系统刚度矩阵；
37、62)对矩阵[s]-q∞[a]进行特征值求解，以标称弹道动压10％为步长，逐步增大远场来流动压q∞，直至出现[s]-q∞[a]不稳定，获取不稳定[s]-q∞[a]对应的远场来流动压q∞作为弯曲发散的临界动压。
38、优选地，弹性攻角系数矩阵[a]中各系数为：
39、
40、其中，lk为飞行器总长度，f(lk)为飞行器尾部lk的等效横截面积；下标i表示第i阶模态，下标j表示第j阶模态；i和j的最大值相等，由上级输入确定；fi(lk)为飞行器尾部lk处的第i阶模态振型；
41、弹性系统刚度矩阵[s]中各系数为：
42、
43、本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是：
44、本专利技术是一种适用于概念设计阶段使用的静气动弹性弯曲发散的快速分析方法，对飞行器弯曲发散的可能性提出评价结论，避免研究方案翻车和后续开展补刚度设计改进。
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1.一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，备选截面的选取原则如下：
3.根据权利要求2所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，飞行器升力A(x)模型，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，进行截面等效处理，获得等效截面积F(x)的方法，具体为：
5.根据权利要求4所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，进行截面等效处理，获得等效截面积F(x)的方法，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，进行截面等效处理，获得等效截面积F(x)的方法，具体为：
7.根据权利要求6所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，所述飞行器各个段的刚度EJ(x)中，站位1刚度为0，站位x的刚度由站位x所在截面和站位x-1所在截面之间的轴向舱段确定；
8.根据权利要求6或7所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，所
9.根据权利要求8所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，获得弯曲发散的临界动压的方法，具体为：
10.根据权利要求9所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，弹性攻角系数矩阵[A]中各系数为：
...【技术特征摘要】
1.一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，备选截面的选取原则如下：
3.根据权利要求2所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，飞行器升力a(x)模型，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，进行截面等效处理，获得等效截面积f(x)的方法，具体为：
5.根据权利要求4所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法，其特征在于，进行截面等效处理，获得等效截面积f(x)的方法，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种细长体气动弹性静发散计算方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕计男，丁嘉元，张晓帆，荣华，张涛，马元宏，郑宏涛，张静，万爽，孙兵，张莽，王月，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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