【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器气动弹性分析，尤其涉及一种模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法。
技术介绍
1、飞行器气动弹性分析包括静气动弹性分析、颤振分析及气动伺服弹性分析。飞行器颤振是飞行器受到扰动后会产生振动，其振动自身引起气动力激励而导致的一种自激振动现象，颤振往往导致结构在几秒钟内迅速破坏，严重影响飞行器安全。气动伺服弹性则是分析飞行器的弹性变形对飞行器控制系统稳定性的影响，因此颤振分析和气动伺服弹性分析一直是飞行器设计中重点关注的气动弹性问题。
2、飞行器颤振分析和气动伺服弹性分析的基础数据是飞行器频率/振型等模态数据，而频率/振型等模态数据是通过模态分析获得，模态分析以飞行器的详细结构、质量质心及转动惯量数据为基础进行建模。颤振分析中需要进行非定常气动力计算，飞行器非定常气动力以飞行器的外形为基础进行建模，同时颤振分析中结构网格节点与非定常气动力模型网格节点进行插值以传递载荷。气动伺服弹性是在控制率基础上刚体模态、模态振型、颤振分析等基础上进行分析。
3、模态分析、颤振分析、气动伺服弹性分析通常需要单独进行建模，但三者之间有大量的数据交互。颤振分析的建模方式是通过输入颤振分析的关键词卡片进行建模，尤其是体类气动面建模存在大量的手工排序，插值节点数据需要从模态分析模型中人工提取，无法将模态分析建模与颤振分析建模统一；气动伺服弹性则需要在模态分析和颤振分析基础上引入飞行器的控制率进行建模。然而，建模方式中的手工排序和人工提取会导致建模效率及准确度降低，因此，目前亟待一种更加便捷的一体化分析建
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法，能够解决现有技术中飞行器模态分析、颤振分析以及气动伺服弹性中前处理相互独立的技术问题。
2、本专利技术提供了一种模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法，模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法包括：步骤一，建立飞行器模态分析有限元网格，基于飞行器模态分析有限元网格进行模态求解获得弹性模态；步骤二，在飞行器模态分析有限元网格的基础上建立机体的插值节点集和翼舵的插值节点集；步骤三，在飞行器模态分析有限元网格的基础上建立翼舵质量表征节点集；步骤四，在飞行器模态分析有限元网格的基础上通过气动面偏转生成不同控制率下的刚体模态的刚体振型，基于飞行器模态分析有限元网格、机体的插值节点集、翼舵的插值节点集、翼舵质量表征节点集以及刚体振型完成模态分析前处理；步骤五，根据输入的ma数据确定颤振分析的工况，生成颤振分析的执行控制参数、气动参数、坐标系及分析工况；步骤六，在飞行器模态分析有限元网格的基础上，逐个选取翼舵结构有限元模型的关键节点，通过建立翼舵结构的列表文件，生成翼舵部件的气动面参数，在翼舵部件的气动面参数的基础上，读取步骤二建立的翼舵的插值节点集，与对应的翼舵气动面进行插值以建立翼舵部件的气动面；步骤七，以飞行器气动外形为基础建立飞行器气动外形有限元模型，在飞行器气动外形有限元模型的基础上，读取步骤二建立的机体的插值节点集，建立机体的体类气动面；基于执行控制参数、气动参数、坐标系及分析工况、翼舵部件的气动面以及机体的体类气动面，完成颤振分析前处理；步骤八，基于步骤一中的弹性模态、步骤四中的刚体模态、步骤五中的执行控制参数、气动参数、坐标系及分析工况、步骤六中的翼舵部件的气动面以及步骤七中的机体的体类气动面，生成非定常气动力求解文件；步骤九，基于步骤一中的弹性模态、步骤三中的翼舵质量表征节点集以及步骤四中的刚体模态，生成广义质量求解文件，基于非定常气动力求解文件和广义质量求解文件，完成气动伺服弹性前处理。
3、进一步地，步骤一具体包括：根据全飞行器的结构设计模型、质量质心及转动惯量数据建立飞行器模态分析有限元网格，按照材料及单元类型自动进行网格属性定义，同步进行模态求解参数设置，进行模态求解获得弹性模态。
4、进一步地，在步骤二中，建立机体的插值节点集具体包括：选取全飞行器的第一平面与全飞行器的机体最上侧的相交母线作为第一母线节点；选取全飞行器的第二平面与全飞行器的机体最左侧的相交母线作为第二母线节点；选取全飞行器的第二平面与全飞行器的机体最右侧的相交母线作为第三母线节点。
5、进一步地，在步骤二中，建立翼舵的插值节点集具体包括：选择有加强筋处的翼舵节点作为翼舵的插值节点。
6、进一步地，步骤三具体包括：在飞行器模态分析有限元网格的基础上建立翼舵质量表征节点集，翼舵质量表征节点set集包括各个翼舵的所有节点，每个翼舵建立一个节点set集。
7、进一步地，步骤四中的控制律具体包括滚转角、偏航角和俯仰角。
8、进一步地，在步骤六中，翼舵结构的列表文件包括标识号、展向的气动网格节点数/以及弦向的气动网格节点数。
9、进一步地，在步骤七中，以飞行器气动外形为基础建立飞行器气动外形有限元模型，每个截面节点数目相同，通过识别相同截面的节点坐标，实现体气动面排序。
10、进一步地，在进行体气动面排序时，截面坐标定义时，沿着-x轴看，逆时针定义，且第一个点位于-z轴最大位置。
11、应用本专利技术的技术方案，提供了一种模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法，该方法在同一建模过程中实现三种分析前处理，步骤一至步骤四为模态分析前处理，同时为颤振分析、气动伺服弹性分析前处理提供数据，步骤五至步骤七为颤振分析前处理，同时为伺服气动弹性分析前处理提供数据，此种方式能够解决模态分析建模、颤振分析建模、气动伺服弹性建模相互独立的技术问题，实现了不同分析类型中的数据共用交互，在统一的界面环境中实现上述三种分析的同步建模。
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1.一种模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法，其特征在于，所述模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法包括：
2.根据权利要求1所述的模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：根据全飞行器的结构设计模型、质量质心及转动惯量数据建立飞行器模态分析有限元网格，按照材料及单元类型自动进行网格属性定义，同步进行模态求解参数设置，进行模态求解获得弹性模态。
3.根据权利要求2所述的模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法，其特征在于，在所述步骤二中，建立机体的插值节点集具体包括：选取全飞行器的第一平面与全飞行器的机体最上侧的相交母线作为第一母线节点；选取全飞行器的第二平面与全飞行器的机体最左侧的相交母线作为第二母线节点；选取全飞行器的第二平面与全飞行器的机体最右侧的相交母线作为第三母线节点。
4.根据权利要求3所述的模态分析、颤振分析及气动伺服弹性分析一体化建模方法，其特征在于，在所述步骤二中，建立翼舵的插值节点集具体包括：选择有加强筋处的翼舵节点作为翼舵的插值节点。
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