【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机，属于突风载荷计算领域，具体是一种用于飞行仿真的突风载荷时域计算方法。
技术介绍
1、自从飞机专利技术以来，飞机设计师们一直很关注飞行过程中的大气扰动，突风是其中很重要的一种形式。飞行器在飞行过程中不可避免会受到突风的影响，从而产生额外的气动力和气动力矩，导致飞行器振动、颠簸，影响飞机的操纵性、稳定性，甚至发生结构破坏威胁飞行安全。随着对更高飞行性能的追求，飞行器向着大展弦比，大柔性的方向不断发展，导致飞行器对突风产生的附加气动扰动更为敏感，所以在设计过程中必须考虑突风载荷的影响。
2、最著名事故就是太阳能无人机“太阳神”受到突风作用后坠入太平洋。此外，平常民航客机飞行过程中的颠簸也是由突风产生的。所以在飞行器设计过程中需要考虑突风载荷并对其进行减缓以提高飞行器性能，改善飞机的乘坐体验。突风通常分为两种，一种是离散突风，常用1-cos型突风，另一种是连续紊流，其特征是紊流扰动速度在其平均值附近脉动。为了定量地表示这种随机过程，需要将紊流速度的功率谱密度用函数表示，常用的有dryden模型和von karman模型。
3、在飞行器设计过程中，通常需要进行飞行仿真以进行安全和飞行性能的评估。因为飞行过程中突风十分重要，所以需要使用时域突风气动力进行飞行仿真。使用计算流体力学(cfd)/计算固体力学(csd)耦合方法计算时域气动力较为准确，但是需要消耗大量的计算资源和时间，所以目前工程当中计算时域气动力主要采用面元法，如偶极子格网法(dlm)等。但面元法是一种频域气动力计算方法，所以使用时需要
4、随着对飞行器飞行仿真需求的增加，目前在大部分工程项目中都需要得到时域突风气动力，然后带入结构模型计算飞行器响应，然后进行控制律设计以实现飞行器突风载荷减缓。但目前求解时域气动力使用cfd/csd计算耗费太大，不适合大规模计算，而使用rfa针对一些模型会出现拟合曲线高度螺旋，无法得到准确有效的结果，限制了飞行仿真的计算。
5、因此，亟需一种可以适用于飞行仿真的高效且准确的突风载荷时域计算方法。
技术实现思路
1、针对飞行器飞行仿真时需要使用时域突风气动力的需求，为了解决传统突风载荷时域求解方法使用rfa将气动力从频域转换到时域时，拟合曲线高度螺旋化导致无法准确计算的情况，本专利技术基于片条理论提供了一种用于飞行仿真的突风载荷时域计算方法，实现准确快速地在时域进行突风气动力计算，可广泛应用于飞行器和控制律的设计阶段。
2、本专利技术提供的一种用于飞行仿真的突风载荷时域计算方法，对应实现为计算机程序，并能被处理器所执行，本专利技术方法包括如下步骤：
3、步骤1、针对计算对象绘制平面气动网格，将同一机翼中网格沿展向方向(y向)划分为片条，并得到每个片条对应的广义气动力影响系数(aic)。
4、步骤2、选择标定工况，使用传统频域方法计算每个片条所对应的突风气动力，并转换为时域突风气动力；设标定工况下的突风速度表示为wg(t)，计算得到片条i的时域突风气动力表示为
5、步骤3、拟合每个片条的气动力幅值系数和气动力的时间延迟；
6、针对每个气动片条，根据步骤2得到的和wg(t)，分别找到每一片条的突风气动力和突风扰动速度对应的最大值和wgmax，计算片条i对应的气动力幅值系数big，如下：
7、其中，ρ为大气密度，v为飞行速度。
8、设为所对应的时刻，为wgmax对应的时刻，则片条i对应的气动力时间延迟τi由和的时间差得到，即
9、步骤4、将步骤3得到的气动力幅值系数和气动力时间延迟，带入本专利技术提出的突风气动力拟合公式，用于对每个气动片条的时域突风气动力进行拟合。
10、拟合片条i的时域突风气动力表示为：
11、步骤5、针对飞行器当前的计算工况，根据所述拟合公式计算各片条的时域突风气动力；将各片条的时域突风气动力计算结果叠加，得到飞行器的突风气动力fg(t)。将时域突风气动力fg(t)带入弹性飞机动力学状态空间模型中，得到时域突风载荷。
12、本专利技术的优点在于：本专利技术提供了一种适用于飞行仿真的突风载荷时域计算方法，其中提出了新的突风气动力时域计算方式，突风气动力只与当前和以前时刻有关，计算速度快，可以用于实时飞行仿真。本专利技术方法不需要使用有理函数拟合这一流程，避免了拟合误差过大的情况，可以准确求得突风气动力，相较于结果准确的cfd/csd方法又大大缩短了计算时间。针对离散突风和dryden紊流分别对本专利技术进行了验证计算，与现有成熟方法进行对比，证明了本专利技术方法的有效性。本专利技术方法在计算时域突风气动力时平衡了求解精度与计算时间，可广泛应用于飞行仿真当中。
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1.一种用于飞行仿真的突风载荷时域计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中，计算每个片条对应的广义气动力影响系数如下：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中，选择一个离散突风计算工况作为标定工况，使用传统频域方法计算每个片条所对应的突风气动力。
【技术特征摘要】
1.一种用于飞行仿真的突风载荷时域计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中，计算每个片条对应的广义气动力影...
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