飞行器多环境下空气动力载荷等效预测分析方法及系统与流程

本发明涉及飞行器领域，具体是涉及飞行器多环境下空气动力载荷等效预测分析方法及系统。

背景技术：

1、随着航空工业的不断发展飞行器的性能和安全性要求也越来越高。在研制新型飞行器的过程中，空气动力学是一个关键因素，它涉及到飞行器的稳定性、控制性以及各种外部干扰因素对其造成的影响。因此，建立飞行器的空气力学模型，并进行预测分析是研制新型飞行器必不可少的步骤。

2、但现有的预测飞行器动力载荷参数的方法通常借助于风洞试验，而风洞试验需要飞行器的机翼的实体模型，因此，对于设计出的每种机翼模型都需要等待其实体被制造成型，才能准确预测出其飞行参数，而不能根据其机翼模型直接进行分析预测，预测分析的效率有待提升。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，提供飞行器多环境下空气动力载荷等效预测分析方法及系统，本技术方案解决了上述背景技术中提出的现有的预测飞行器动力载荷参数的方法通常借助于风洞试验，而风洞试验需要飞行器的机翼的实体模型，因此，对于设计出的每种机翼模型都需要等待其实体被制造成型，才能准确预测出其飞行参数，而不能根据其机翼模型直接进行分析预测，预测分析的效率有待提升的问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、飞行器多环境下空气动力载荷等效预测分析方法，包括：

4、获取等待分析的机翼模型，将机翼模型分为机翼下端面和机翼上端面；

5、在机翼上端面的每一点作切线，选择切线斜率为0的临界切线，将临界切线在机翼上端面的切点作为临界分割点；

6、临界分割点分割机翼上端面为机翼前端面和机翼后端面；

7、对机翼前端面进行拟合，得到第一拟合函数，对机翼后端面进行拟合，得到第二拟合函数，对机翼下端面进行拟合，得到第三拟合函数；

8、建立空气阻力模型，建立空气压强模型，建立空气密度模型；

9、预测分析时，输入模拟温度、模拟高度和空气模拟流速；

10、使用空气密度模型，获取在模拟温度和模拟高度条件下的模拟空气密度；

11、对空气模拟流速进行分解，得到空气模拟正向流速和空气模拟侧向流速，其中，空气模拟正向流速沿机翼模型前进方向的反向，空气模拟侧向流速垂直于机翼模型前进方向；

12、预测分析时，考虑空气模拟正向流速，忽略空气模拟侧向流速；

13、使用空气阻力模型，计算得出机翼模型的前进阻力；

14、使用空气压强模型，计算得出机翼模型的升力参数；

15、依据前进阻力和升力参数，对机翼模型进行调整，并重新预测分析，直到机翼模型的前进阻力和升力参数满足目标要求。

16、优选的，所述将机翼模型分为机翼下端面和机翼上端面包括以下步骤：

17、作机翼模型的切线，获取与水平面垂直的两条切线，作为基准切线；

18、获取基准切线在机翼模型的切点，作为基准点；

19、连接两个所述基准点，得到分割线；

20、将机翼模型位于分割线以下的表面作为机翼下端面；

21、将机翼模型位于分割线以上的表面作为机翼上端面。

22、优选的，所述对机翼前端面进行拟合，得到第一拟合函数包括以下步骤：

23、对机翼前端面进行坐标建模；

24、网格划分机翼前端面，得到至少一个分割区块；

25、选择分割区块的的中心作为拟合点；

26、对于所有拟合点，使用最小二乘法进行拟合，得到第一拟合函数；

27、采用对机翼前端面进行拟合的步骤，对机翼后端面进行拟合，得到第二拟合函数；

28、采用对机翼前端面进行拟合的步骤，对机翼下端面进行拟合，得到第三拟合函数。

29、优选的，所述建立空气阻力模型包括以下步骤：

30、获取飞行器在多环境中遇到的空气的空气密度范围区间和空气流速范围区间；

31、等距分割空气密度范围区间为至少一个识别点；

32、等距分割空气流速范围区间为至少一个标记点；

33、将识别点和标记点相互配对，得到至少一个空气参数组；

34、使用空气参数组中识别点和标记点对应数值的空气进行风洞试验，得到第一空气压强；

35、将空气参数组与第一空气压强一一对应。

36、优选的，所述建立空气压强模型包括以下步骤：

37、使用空气参数组中识别点和标记点对应数值的空气进行风洞试验；

38、获取空气参数组条件下的空气的流动路径的下侧空气的压强，作为第二空气压强；

39、将空气参数组与第二空气压强一一对应。

40、优选的，所述建立空气密度模型包括以下步骤：

41、获取获取飞行器在多环境中遇到的温度范围区间和高度范围区间；

42、等距分割温度范围区间为至少一个温度点；

43、等距分割高度范围区间为至少一个高度点；

44、将温度点和高度点配对，得到至少一个气体参数组；

45、获取气体参数组条件下对应的空气密度；

46、将气体参数组与空气密度一一对应。

47、优选的，所述使用空气阻力模型，计算得出机翼模型的前进阻力包括以下步骤：

48、根据模拟温度和模拟高度，在空气密度模型中，获取与模拟温度和模拟高度差距小于预设值的气体参数组；

49、将气体参数组对应的空气密度作为预测分析的模拟空气密度；

50、在空气阻力模型中，获取与模拟空气密度和空气模拟正向流速差距小于预设值的空气参数组；

51、将空气参数组对应的第一空气压强，作为作用于机翼下端面和机翼前端面的空气压强；

52、将第一空气压强在机翼下端面和机翼前端面上的任意一个随机点进行分解，得到第一无效压强和第一有效压强，第一无效压强沿随机点的切线方向，第一有效压强垂直于随机点的切线方向；

53、将第一有效压强沿垂直方向和水平方向分解，分别得到第一垂直压强和第一水平压强；

54、在机翼下端面对第一水平压强积分，得到作用于机翼下端面的第一阻力；

55、在机翼前端面对第一水平压强积分，得到作用于机翼前端面的第二阻力；

56、叠加第一阻力和第二阻力，得到机翼模型的前进阻力。

57、优选的，所述使用空气压强模型，计算得出机翼模型的升力参数包括以下步骤：

58、在机翼下端面对第一垂直压强积分，得到作用于机翼下端面的第一升力；

59、在机翼前端面对第一垂直压强积分，得到作用于机翼前端面的第一压力；

60、在空气压强模型中，获取与模拟空气密度和空气模拟正向流速差距小于预设值的空气参数组；

61、将空气参数组对应的第二空气压强，作为作用于机翼后端面的空气压强；

62、将第二空气压强在机翼后端面上的任意一个测试点进行分解，得到第二无效压强和第二有效压强，第二无效压强沿测试点的切线方向，第二有效压强垂直于测试点的切线方向；

63、将第二有效压强沿垂直方向和水平方向分解，分别得到第二垂直压强和第二水平压强；

64、在机翼后端面对第二垂直压强积分，得到作用于机翼后端面的第二压力；

65、将第一升力、第一压力和第二压力形成合力，得到机翼模型的升力参数。

66、飞行器多环境下空气动力载荷等效预测分析系统，用于实现上述的飞行器多环境下空气动力载荷等效预测分析方法，包括：

67、机翼分解模块，所述机翼分解模块获取等待分析的机翼模型，将机翼模型分为机翼下端面和机翼上端面，分割机翼上端面为机翼前端面和机翼后端面；

68、曲面拟合模块，所述曲面拟合模块对机翼前端面进行拟合，得到第一拟合函数，对机翼后端面进行拟合，得到第二拟合函数，对机翼下端面进行拟合，得到第三拟合函数；

69、模型建立模块，所述模型建立模块建立空气阻力模型，建立空气压强模型，建立空气密度模型；

70、矢量分解模块，所述矢量分解模块对空气模拟流速进行分解，得到空气模拟正向流速和空气模拟侧向流速；

71、分析处理模块，所述分析处理模块计算得出机翼模型的前进阻力，计算得出机翼模型的升力参数；

72、机翼调整模块，所述机翼调整模块依据前进阻力和升力参数，对机翼模型进行调整。

73、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

74、通过设置机翼分解模块、模型建立模块、矢量分解模块和分析处理模块，将机翼分解为机翼下端面、机翼前端面和机翼后端面，并根据建立的各种空气模型，对于飞行过程的多种可能的空气环境，都能预测空气在机翼下端面、机翼前端面和机翼后端面的作用力的大小，进而将机翼的受力进行合并，能够预测机翼受到的合力的情况，因而对于设计出的机翼模型无需等待其实体被建造，即可通过预测模型较为精准的预测其飞行的升力和阻力，进而能够判断其是否符合要求，以便作出修改。