【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空，具体的，涉及一种飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法。
技术介绍
1、飞机六自由度飞行动态仿真可实时模拟飞机的飞行特性，是飞机设计重要的评估手段，可从地面开始，完成从起飞开始的飞行动作，更多时候需要从空中开始，以需要的高度、速度点为基准，研究评估飞机的模态特性、横滚特性和飞行动作等。
2、目前计算飞机的六自由度飞行动态仿真空中初始条件是用经典的纵向三自由度平衡方程组，此种计算方法建立在飞机无侧滑、无横航向舵面偏度时横航向力和力矩皆为0的情况下。
3、飞机受滑流的影响在无侧滑、无横航向舵面偏度时存在一定量值的横航向力和力矩，使用经典的纵向三自由度平衡方程组计算初始条件时，无法得出准确的配平参数，使从空中开始的六自由度飞行动态仿真存在纵向扰动和较大的横航向扰动，无法以需要的高度、速度点为基准，准确评估飞机受滑流影响的模态特性、横滚特性和飞行动作等。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，适应现实需要，从而提供一种根据飞机受滑流影响在无侧滑、无横航向舵面偏度时的气动特性，以机体坐标系六自由度方程为基础，推导出六自由度初始条件计算方程组，计算飞机受滑流影响的六自由度飞行动态仿真初始条件。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，该计算方法包括以下步骤：
3、1)初始条件计算数学模型
4、首先由
5、t-q-gsinα＝0 ①
6、y-gcosαcosγ＝0 ②
7、z-gcosαsinγ＝0 ③
8、mx＝0 ④
9、my+zdx＝0 ⑤
10、mztyp-ydx＝0 ⑥
11、其中，t为飞机发动机拉力，单位为n；g为飞机的重力，单位为n；q为气流作用于飞机机体坐标系的阻力，单位为n；y为气流作用于飞机机体坐标系的升力，单位为n；z为气流作用于飞机机体坐标系的侧力，单位为n；mx为气流作用于飞机机体坐标系的滚转力矩，单位为n·m；my为气流作用于飞机机体坐标系的偏航力矩，单位为n·m；mz为气流作用于飞机机体坐标系的抚养力矩，单位为n·m；γ为滚转角，单位为°；yp为飞机重心到推力线的垂直距离，单位为m；y、q、z、mx、my、mz的参考坐标系皆为机体坐标系，坐标原点为x1，重心坐标原点为x2，x1和x2之间的距离为(dx、0、0)，x2在x1之后dx为正(如图所示)，阻力、升力、侧力、滚转力矩、偏航力矩和俯仰力矩的计算公式分别如式⑦～所示：
12、q＝cxqs ⑦
13、y＝cyqs ⑧
14、z＝(cz0+δcz)qs ⑨
15、mx＝(mx0+δmx)qs ⑩
16、
17、
18、其中，cx为气流作用于飞机的阻力系数，无量纲，机体坐标系；α为迎角，单位为°；cy为气流作用于飞机的升力系数，无量纲，机体坐标系；cz0为无侧滑、无横航向舵面偏转时气流作用于飞机的侧力系数，无量纲，机体坐标系；δcz为横航向舵面偏转和侧滑时气流作用于飞机的侧力系数增量，无量纲，机体坐标系；q为速压，单位为pa；s为机翼面积，单位为m2；mx0为无侧滑、无横航向舵面偏转时气流作用于飞机的滚转力矩系数，无量纲，机体坐标系；δmx为横航向舵面偏转和侧滑时气流作用于飞机的滚转力矩系数增量，无量纲，机体坐标系；my0为无侧滑、无横航向舵面偏转时气流作用于飞机的偏航力矩系数，无量纲，机体坐标系；δmy为横航向舵面偏转和侧滑时气流作用于飞机的偏航力矩系数增量，无量纲，机体坐标系；mz为气流作用于飞机的俯仰力矩系数，无量纲，机体坐标系；受滑流影响飞机无侧滑、无舵面偏度的受力如图1～图3所示；
19、2)给定计算状态数据
20、给定六自由度飞行动态仿真初始飞行时的高度h、速度v，根据高度h、速度v计算飞机的速压q，根据标准大气音速表和高度查找出音速，计算马赫数m；
21、3)给定初值
22、给定方程迭代过程中初始的迎角α、飞机发动机拉力t、纵向操纵舵面偏度δz、横向操纵舵面偏度δx、航向操纵舵面偏度δy、滚转角γ，根据t、q和s计算飞机的拉力系数tc；
23、4)插值气动力
24、以迎角α、侧滑角β＝0和δz为状态点，根据机体坐标系气动阻力系数矩阵插值此状态下的cx；根据机体坐标系气动升力系数矩阵插值此状态下的cy；根据机体坐标系气动俯仰力矩系数矩阵插值此状态下的mz，
25、以迎角α、侧滑角β、＝0和δx＝0、δy＝0为状态点，根据机体坐标系横航向基本数据插值无侧滑、无舵面偏度时的mx0、my0和cz0，
26、以迎角α、侧滑角β、＝0和δx、δy为状态点，根据机体轴系横航向操纵舵面偏转后的数据矩阵插值横航向操纵舵面偏转后附加的δmx、δmy和δcz；
27、5)使用六自由度初始条件计算方程组求解配平参数；
28、6)六自由度飞行仿真结果
29、将由步骤5)获得的配平参数作为六自由度飞行动态仿真初始条件，飞机保持平飞，0.8s时线性增加方向舵偏度至指定值，观察侧滑角随时间的变化，飞机平飞段保持较好，飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算准确。
30、进一步，机体坐标系为固连于飞机机体，xy平面与飞机对称面重合，x轴平行于机身轴线或机翼平均气动弦线。
31、进一步，步骤2)中，速压q通过公式q＝0.5ρ(v/3.6)2计算获得，马赫数m通过公式m＝v/a计算获得，其中，ρ为大气密度，单位为kg/m3，a为音速，单位为km/h。
32、进一步，步骤3)中，飞机的拉力系数tc通过公式tc＝t/(qs)计算获得。
33、进一步，步骤3)中，迎角α、纵向操纵舵面偏度δz、横向操纵舵面偏度δx和航向操纵舵面偏度δy的单位均为°。
34、进一步，步骤5)通过以下计算步骤实现：
35、(a)将气动力、重力和配平参数初始值代入步骤1)中的方程组①～⑥；
36、(b)根据步骤1)方程组中的式②计算迎角α的大小；
37、(c)根据步骤1)方程组中的式①计算出飞机发动机拉力t；
38、(d)根据步骤1)方程组中的式⑥计算纵向操纵舵面偏度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：该计算方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：机体坐标系为固连于飞机机体，xy平面与飞机对称面重合，x轴平行于机身轴线或机翼平均气动弦线。
3.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：步骤2)中，速压q通过公式q＝0.5ρ(V/3.6)2计算获得，马赫数M通过公式M＝V/a计算获得，其中，ρ为大气密度，单位为kg/m3，a为音速，单位为km/h。
4.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：步骤3)中，飞机的拉力系数Tc通过公式Tc＝T/(qS)计算获得。
5.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：步骤3)中，迎角α、纵向操纵舵面偏度δz、横向操纵舵面偏度δx和航向操纵舵面偏度δy的单位均为°。
6.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿
7.根据权利要求6所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：步骤(b)中，若方程结果为负，则增加迎角α；若方程结果为正，则减小迎角α；步骤(d)中，若方程结果为正，则正向增加δz，若方程结果为负，则负向增加δz；步骤(e)中，若方程结果为正，则正向增加δx，若方程结果为负，则负向增加δx；步骤(f)中，若方程结果为正，则正向增加δy，若方程结果为负，则负向增加δy；步骤(g)中，若方程结果为正，则正向增加γ，若方程结果为负，则负向增加γ。
...【技术特征摘要】
1.一种飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：该计算方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：机体坐标系为固连于飞机机体，xy平面与飞机对称面重合，x轴平行于机身轴线或机翼平均气动弦线。
3.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：步骤2)中，速压q通过公式q＝0.5ρ(v/3.6)2计算获得，马赫数m通过公式m＝v/a计算获得，其中，ρ为大气密度，单位为kg/m3，a为音速，单位为km/h。
4.根据权利要求1所述的飞机受滑流影响六自由度飞行动态仿真初始条件计算方法，其特征在于：步骤3)中，飞机的拉力系数tc通过公式tc＝t/(qs)计算获得。
5.根据权利要求1所述的飞机受滑...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳定春，黄琪，杨广，杨勇，蒋盼盼，倪金付，朱芸，陶姝燕，
申请(专利权)人：江西洪都航空工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。