风洞模型连接机构位置确定方法与流程

本发明涉及飞行器气动弹性技术领域，尤其涉及一种风洞模型连接机构位置确定方法。

背景技术：

随着飞行器设计朝着高速度、大柔性、高机动性能发展，对各专业设计余量的挖掘需求不断增强。气动弹性主动控制技术，是被誉为“颠覆传统飞行器设计理念”、“充分挖掘飞行器各项潜能”的先进飞行器设计技术。该技术通过主动合理的利用翼面的变形，改变机翼表面的气流分布和结构特性，并以此增强飞行器的控制能力，实现在各种飞行状态下气动性能最优，达到减小气动阻力及飞行器结构重量，提高颤振临界速度、减缓阵风响应等目的。

开展气动弹性主动控制技术研究，必须借助风洞试验手段。颤振主动抑制技术和阵风主动减缓控制技术是飞行器设计需求最强的两种关键技术，且该两种技术对风洞试验模型的需求不尽相同。开展颤振抑制试验，要求风洞模型颤振速度不宜过高，应在较低的速度发生颤振，然后再通过主动控制手段实现颤振临界速度的提升；开展阵风减缓试验，要求风洞模型颤振速度不宜过低，应保证在阵风响应的开闭环试验过程中，均没有发生颤振的风险。因此传统模型设计，只能针对两类试验设计不同的风洞模型，分别开展试验，造成了试验成本的提高和试验资源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种风洞模型连接机构位置确定方法，能够解决上述现有技术中的问题。

本发明的技术解决方案：一种风洞模型连接机构位置确定方法，其中，该方法包括：

s100，建立飞行器对象的结构有限元模型和风洞模型连接机构结构有限元模型；

s102，将风洞模型连接机构结构有限元模型与飞行器对象的结构有限元模型在预定的连接机构运动范围内连接；

s104，针对连接后的模型分别进行常规颤振计算和考虑刚弹耦合效应的体自由度颤振计算，得到常规颤振特性随连接机构位置的变化关系曲线和飞行器体自由度颤振特性随接机构位置的变化关系曲线；

s106，根据颤振计算结果确定颤振抑制风洞试验的有效速度范围和阵风减缓风洞试验的有效速度范围；

s108，基于所述颤振抑制风洞试验的有效速度范围和所述阵风减缓风洞试验的有效速度范围确定颤振抑制风洞试验和阵风减缓风洞试验的共用速度范围；

s110，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定风洞模型连接机构目的位置范围。

优选地，根据颤振计算结果确定颤振抑制风洞试验的有效速度范围和阵风减缓风洞试验的有效速度范围包括：

将颤振计算结果中小于常规颤振速度且比体自由度颤振速度大第一预定量的速度区间确定为颤振抑制风洞试验的有效速度范围；

将颤振计算结果中常规颤振速度大于体自由度颤振速度时比体自由度颤振速度小第二预定量的速度区间和常规颤振速度大于体自由度颤振速度时比常规颤振速度小第二预定量的速度区间确定为阵风减缓风洞试验的有效速度范围。

优选地，基于所述颤振抑制风洞试验的有效速度范围和所述阵风减缓风洞试验的有效速度范围确定颤振抑制风洞试验和阵风减缓风洞试验的共用速度范围包括：

将所述颤振抑制风洞试验的有效速度范围和所述阵风减缓风洞试验的有效速度范围的交集确定为所述共用速度范围。

优选地，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定风洞模型连接机构目的位置范围包括：

基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围；

基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围。

优选地，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围包括：

将颤振计算结果中常规颤振速度和体自由度颤振速度均高于共用速度范围的上限值时对应的位置范围确定为阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围。

优选地，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围包括：

将颤振计算结果中常规颤振速度高于共用速度范围的上限值且体自由度颤振速度低于共用速度范围的下限值对应的位置范围确定为颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围。

优选地，该方法还包括：

对连接在阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围内或颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围内的风洞模型连接机构结构有限元模型进行颤振特性校核计算；

判断两个试验下颤振特性校核计算结果是否满足各自的颤振条件；

在不满足任意一个颤振条件的情况下，重复执行步骤s100至s110，直至同时满足两个颤振条件。

优选地，判断两个试验下颤振特性校核计算结果是否满足各自的颤振条件包括：

阵风减缓风洞试验下颤振特性校核计算结果中常规颤振速度和体自由度颤振速度均高于共用速度范围的上限值的情况下，判断阵风减缓风洞试验下颤振特性校核计算结果满足对应颤振条件，否则判断为不满足对应颤振条件；

颤振抑制风洞试验下颤振特性校核计算结果中常规颤振速度高于共用速度范围的上限值且体自由度颤振速度低于共用速度范围的下限值的情况下，判断颤振抑制风洞试验下颤振特性校核计算结果满足对应颤振条件，否则判断为不满足对应颤振条件。

通过上述技术方案，可以建立连接机构(例如，转轴)位置变参的全区域颤振特性分析评估，从而可以实现能够兼具颤振抑制和阵风减缓功能的风洞模型连接机构位置的确定，使得颤振抑制和阵风减缓试验的模型得以共用。由此，扩大了试验模型的适用范围，降低了试验成本，提高了设计周期，便于工程应用。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种风洞模型连接机构位置确定方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的模型与连接机构位置关系示意图；

图3为本发明实施例中颤振计算结果示意图；

图4为本发明实施例中两类试验的风速范围示意图；

图5为本发明实施例中连接结构(转轴)的目的位置范围的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

图1为本发明实施例提供的一种风洞模型连接机构位置确定方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的模型与连接机构位置关系示意图。

图3为本发明实施例中颤振计算结果示意图。

如图1至3所示，本发明实施例提供了一种风洞模型连接机构位置确定方法，其中，该方法包括：

s100，建立飞行器对象的结构有限元模型(图2中的标号2所示)和风洞模型连接机构(例如，转轴部分)结构有限元模型(图2中的标号3所示)；

s102，将风洞模型连接机构结构有限元模型与飞行器对象的结构有限元模型在预定的连接机构运动范围(图2中的标号1所指的虚线框所含的距离)内连接；

举例来讲，风洞模型连接机构结构有限元模型可以在预定的连接机构运动范围内移动，并在位置确定后可以通过风洞模型连接机构结构有限元模型3上的第一连接孔4和飞行器对象的结构有限元模型2上的第二连接孔5实现位置固定。

s104，针对连接后的模型分别进行常规颤振计算和考虑刚弹耦合效应的体自由度颤振计算，得到常规颤振特性随连接机构位置的变化关系曲线7和飞行器体自由度颤振特性随接机构位置的变化关系曲线6；

s106，根据颤振计算结果确定颤振抑制风洞试验的有效速度范围和阵风减缓风洞试验的有效速度范围；

s108，基于所述颤振抑制风洞试验的有效速度范围和所述阵风减缓风洞试验的有效速度范围确定颤振抑制风洞试验和阵风减缓风洞试验的共用速度范围；

s110，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定风洞模型连接机构目的位置范围。

通过上述技术方案，可以建立连接机构(例如，转轴)位置变参的全区域颤振特性分析评估，从而可以实现能够兼具颤振抑制和阵风减缓功能的风洞模型连接机构位置的确定，使得颤振抑制和阵风减缓试验的模型得以共用。由此，扩大了试验模型的适用范围，降低了试验成本，提高了设计周期，便于工程应用。

图4为本发明实施例中两类试验的风速范围示意图。

根据本发明一种实施例，根据颤振计算结果确定颤振抑制风洞试验的有效速度范围和阵风减缓风洞试验的有效速度范围包括：

将颤振计算结果中小于常规颤振速度且比体自由度颤振速度大第一预定量(例如，5％的体自由度颤振速度余量)的速度区间确定为颤振抑制风洞试验的有效速度范围8；

将颤振计算结果中常规颤振速度大于体自由度颤振速度时比体自由度颤振速度小第二预定量(例如，10％的体自由度颤振速度余量)的速度区间和常规颤振速度大于体自由度颤振速度时比常规颤振速度小第二预定量的速度区间确定为阵风减缓风洞试验的有效速度范围9。

举例来讲，如图4所示，颤振抑制风洞试验的有效速度范围8的上下限可以分别为vf_max(试验最高风速)和vf_min(试验最低风速)；阵风减缓风洞试验的有效速度范围9的上下限可以分别为vw_max(试验最高风速)和0(试验最低风速)。

换言之，可以将小于常规颤振速度且比体自由度颤振速度大第一预定量情况下的常规颤振速度作为vf_max，将比体自由度颤振速度大第一预定量的速度作为vf_min。

根据本发明一种实施例，基于所述颤振抑制风洞试验的有效速度范围和所述阵风减缓风洞试验的有效速度范围确定颤振抑制风洞试验和阵风减缓风洞试验的共用速度范围包括：

将所述颤振抑制风洞试验的有效速度范围和所述阵风减缓风洞试验的有效速度范围的交集确定为所述共用速度范围。

举例来讲，如图4所示，颤振抑制风洞试验的有效速度范围8近似为(24，31.5)，阵风减缓风洞试验的有效速度范围9近似为(0，29)。由此，可以通过对二者取交集得到共用速度范围(24，29)。

图5为本发明实施例中连接(转轴)结构的目的位置范围的示意图。

根据本发明一种实施例，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定风洞模型连接机构目的位置范围包括：

基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围11；

基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围10。

根据本发明一种实施例，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围11包括：

将颤振计算结果中常规颤振速度和体自由度颤振速度均高于共用速度范围的上限值时对应的位置范围确定为阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围11。

例如，如图5所示，阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围11可以近似为160至200。

根据本发明一种实施例，基于共用速度范围从预定的连接机构运动范围内确定颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围10包括：

将颤振计算结果中常规颤振速度高于共用速度范围的上限值且体自由度颤振速度低于共用速度范围的下限值对应的位置范围确定为颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围10。

例如，如图5所示，颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围10可以近似为45至50。

根据本发明一种实施例，该方法还包括：

对连接在阵风减缓风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围内或颤振抑制风洞试验下风洞模型连接机构目的位置范围内的风洞模型连接机构结构有限元模型进行颤振特性校核计算；

判断两个试验下颤振特性校核计算结果是否满足各自的颤振条件；

在不满足任意一个颤振条件的情况下，重复执行步骤s100至s110，直至同时满足两个颤振条件。

由此，可以对两类试验中的风洞模型连接机构的目的位置范围进行校验，实现对目的位置范围的优化。

根据本发明一种实施例，判断两个试验下颤振特性校核计算结果是否满足各自的颤振条件包括：

阵风减缓风洞试验下颤振特性校核计算结果中常规颤振速度和体自由度颤振速度均高于共用速度范围的上限值的情况下，判断阵风减缓风洞试验下颤振特性校核计算结果满足对应颤振条件，否则判断为不满足对应颤振条件；

颤振抑制风洞试验下颤振特性校核计算结果中常规颤振速度高于共用速度范围的上限值且体自由度颤振速度低于共用速度范围的下限值的情况下，判断颤振抑制风洞试验下颤振特性校核计算结果满足对应颤振条件，否则判断为不满足对应颤振条件。

本领域技术人员应当理解，附图所示的数值仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。

如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

本发明以上的方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、dvd、flash存储器等。

这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。