一种抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法与流程

本申请属于飞机气动设计，特别涉及一种抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法。

背景技术：

1、现代高性能飞机，尤其是具有高机动能力的飞机，往往在试飞中发现飞机在亚音速、中等迎角下存在抖振问题，典型的速度为马赫数m在0.6～0.95之间，典型的迎角为6度～14度。

2、抖振现象引起驾驶员烦躁，降低飞机的精确跟踪能力，导致飞机结构疲劳，而且飞机抖振以后往往会出现非指令横航向运动现象。图1是典型飞机的抖振迎角随m变化情况。对于确定的马赫数，飞机往往是首先发生抖振，随着迎角继续增大，还会出现非指令横航向运动现象，此时飞机会自动的左右滚摆，或者向一侧倾斜，严重影响飞机的正常使用。随着飞机飞行迎角的增大，飞机必然出现抖振现象，飞机设计的目标是保证飞机的正常飞行使用包线以内不会发生抖振现象。

3、飞机在试飞中发现存在抖动问题以后，往往通过调整飞机机翼的外形、机翼上增加涡流发生器、改变前襟随迎角的偏转规律，调整飞行控制律等措施加以解决，其中，改变前襟随迎角的偏转规律往往最经常使用的措施。这些措施往往是在试飞时以“一边飞一边改”的方式进行摸索的，为此往往花费巨大的代价解决抖振问题。

4、飞机设计流程中往往是在试飞阶段才会发现飞机在常用使用包线内存在抖振问题，其根源在于无法在飞机设计阶段及时发现飞机的抖振风险。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，在获取飞机各前襟偏度状态的抖振特性的基础上，通过寻找合适的前襟偏转规律避开飞机的抖振状态点，减小飞机发生抖振的风险。

2、本申请提供的抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，主要包括：

3、步骤s1、在设定的亚音速马赫数区间内离散出多个马赫数设计点；

4、步骤s2、对每一个马赫数设计点，按设定步长在指定迎角变化范围内控制飞机模型在风洞流场中到达指定迎角姿态；

5、步骤s3、基于亚音速斗阵特性风洞试验，获取飞机在各马赫数设计点下各个前襟偏度状态的抖振强度，并形成在二维坐标系中，其中，所述二维坐标系的横坐标为迎角，纵坐标为前襟偏度，二维坐标系中具有多个离散的用于表征抖振强度的抖振点；

6、步骤s4、构建远离各抖振点前襟偏度随迎角的变化曲线。

7、优选的是，步骤s1中，设定的亚音速马赫数区间为0.6m-0.95m，离散的马赫数设计点至少包括5个。

8、优选的是，步骤s2中，所述设定步长为0.5°。

9、优选的是，步骤s3中，获取飞机在各马赫数设计点下各个前襟偏度状态的抖振特性包括：

10、步骤s31、在各马赫数、各指定迎角姿态下，基于设置在飞机模型的机头位置处的加速度计，确定飞机模型的机头处加速度，和/或采集飞机模型上用于测量气动力的应变天平所受到的气动力，以计算俯仰力矩系数脉动量的均方根；

11、步骤s32、根据俯仰力矩系数脉动量的均方根和/或机头处加速度，基于给定的抖振强度判定准则确定所述指定迎角姿态的抖振强度。

12、优选的是，步骤s31中，测试系统的采样频率设置为50赫兹，至少采集50个应变天平所受到的气动力的数据点。

13、优选的是，步骤s32中，所述抖振强度判定准则通过以下方式确定：

14、步骤s321、获取飞机模型的机头振动纹影视频；

15、步骤s322、确定所述机头振动纹影视频与所述俯仰力矩系数脉动量的均方根和/或所述机头处加速度的对应关系；

16、步骤s323、分别获取给定的机头振动纹影视频中具有严重抖振及明显抖振的帧所对应的所述俯仰力矩系数脉动量的均方根和/或所述机头处加速度中的最小值，并将其分别作为严重抖振及明显抖振的抖振强度判定准则。

17、优选的是，通过在风洞流场的观察窗处布置纹影录像设备，以获取飞机模型的机头振动纹影视频。

18、本申请能够最大程度上避免飞机在试飞中出现抖振和非指令横航向运动等现象，有效减小飞机试飞的风险。

技术特征：

1.一种抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，其特征在于，步骤s1中，设定的亚音速马赫数区间为0.6m-0.95m，离散的马赫数设计点至少包括5个。

3.如权利要求1所述的抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，其特征在于，步骤s2中，所述设定步长为0.5°。

4.如权利要求1所述的抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，其特征在于，步骤s3中，获取飞机在各马赫数设计点下各个前襟偏度状态的抖振特性包括：

5.如权利要求4所述的抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，其特征在于，步骤s31中，测试系统的采样频率设置为50赫兹，至少采集50个应变天平所受到的气动力的数据点。

6.如权利要求4所述的抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，其特征在于，步骤s32中，所述抖振强度判定准则通过以下方式确定：

7.如权利要求6所述的抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法，其特征在于，通过在风洞流场的观察窗处布置纹影录像设备，以获取飞机模型的机头振动纹影视频。

技术总结
本申请属于飞机气动设计技术领域，特别涉及一种抖振抑制的飞机亚音速前襟偏转规律设计方法。该方法包括：步骤S1、在设定的亚音速马赫数区间内离散出多个马赫数设计点；步骤S2、对每一个马赫数设计点，按设定步长在指定迎角变化范围内控制飞机模型在风洞流场中到达指定迎角姿态；步骤S3、基于亚音速斗阵特性风洞试验，获取飞机在各马赫数设计点下各个前襟偏度状态的抖振强度，并形成在二维坐标系中；步骤S4、构建各马赫数设计点的远离各抖振点前襟偏度随迎角的变化曲线。本申请能够最大程度上避免飞机在试飞中出现抖振和非指令横航向运动等现象，有效减小飞机试飞的风险。

技术研发人员：富佳伟,左林玄,周继良,孙迎丹,王木国,杨德敏,郭灿生
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15