一种侧滑角自适应的横航向控制舵面设计方法技术

本申请公开了一种侧滑角自适应的横航向控制舵面设计方法，首先通过抗风设计指标和横航向力矩特性矩阵计算舵面的滚转力矩系数目标参数和偏航力矩系数目标参数，随后通过对具有不同根弦长的全机数模进行拟合计算获取舵面的根弦长参数；再建立根梢比集合，通过若干具有不同展长的全机数模的模拟获取展长集合，通过根梢比集合与展长集合重新生成若干全机数模并在此进行拟合计算获取舵面的长长和梢弦长，并最终根据根弦长

【技术实现步骤摘要】
一种侧滑角自适应的横航向控制舵面设计方法


[0001]本申请涉及飞机设计
，具体涉及一种侧滑角自适应的横航向控制舵面设计方法
。

技术介绍

[0002]侧滑角为来流速度与机翼对称平面之间的夹角，飞行速度在飞机对称面右侧时，定义为右侧滑
(
正侧滑
)
，飞行速度在飞机对称面左侧时，定义为左侧滑
(
正侧滑
)。
侧滑角是由空气动力在侧向的分量引起的；一般情况下，飞机在正常飞行时会遭遇不同程度的侧风，导致飞行过程中出现侧滑角；
[0003]现有技术中为了消除侧滑角，一般通过采用偏转方向舵平衡滚偏航力矩
、
偏转副翼平衡滚转力矩，即消除侧滑角需要同时偏转方向舵和副翼实现，上述消除侧滑角的方式是使用单一功能的舵面来分别平衡侧滑角引起的偏航力矩和滚转力矩；由于舵面功能单一，在消侧滑角飞行时，使用舵面较多，所带来的气动阻力较大，对巡航性能不利；同时，对于这种舵面单功能模式，需要针对不同功能设计不同的舵面，设计较为复杂
、
配装的舵机较多
。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种侧滑角自适应的横航向控制舵面设计方法，旨在解决现有技术中存在的结构复杂的缺陷
。
[0005]本申请通过以下技术方案实现上述目的：
[0006]一种侧滑角自适应的横航向控制舵面设计方法，包括以下步骤：
[0007]根据抗风设计指标和横航向力矩特性矩阵计算舵面的滚转力矩系数目标参数和偏航力矩系数目标参数；
[0008]生成若干具有不同根弦长的全机数模，分别向各所述全机数模中导入偏航力矩系数目标参数和偏转角范围计算舵面的根弦长；
[0009]建立根梢比集合；
[0010]根据所述根梢比集合和根弦长生成若干具有不同展长的全机数模，向各所述全机数模中导入滚转力矩系数目标参数和偏转角范围拟合计算，获取展长集合；
[0011]根据所述展长集合和所述根梢比集合生成若干全机数模，拟合计算升阻比，获取升阻比集合；
[0012]根据所述升阻比集合和根弦长计算舵面的展长和梢弦长；
[0013]根据所述根弦长
、
展长和梢弦长确定舵面安装点位
。
[0014]可选的，根据抗风设计指标和横航向力矩特性矩阵计算获取舵面的舵面滚转力矩系数目标参数和舵面偏航力矩系数目标参数，包括以下步骤：
[0015]构建不同侧滑角下的横航向力矩特性矩阵；
[0016]绘制所述横航向力矩特性矩阵分别绘制滚转力矩系数
C
l
随侧滑角
β
的变化曲线和
偏航力矩系数
C
n
随侧滑角
β
的变化曲线；
[0017]结合约束条件
、
分别拟合所述滚转力矩系数
C
l
随侧滑角
β
的变化曲线和偏航力矩系数
C
n
随侧滑角
β
的变化曲线的目标斜率；
[0018]根据飞机的抗风设计指标计算保持舵面平衡的最大侧滑角；
[0019]设定冗余度，根据所述冗余度
、
所述最大侧滑角和所述目标斜率计算滚转力矩系数目标参数和偏航力矩系数目标参数
[0020]可选的，最大侧滑角满足其中
V1表示抗侧风风速，
V2表示飞机来流速度
。
[0021]可选的，生成若干具有不同根弦长的全机数模，分别向各所述全机数模中导入偏航力矩系数目标参数和偏转角范围计算舵面的根弦长，包括以下步骤：
[0022]获取舵面的最大偏转角
δ
max
；
[0023]为舵面的根梢长和舵面展长赋予定值，为根弦长赋予若干值；
[0024]根据所述根梢长
、
展长和若干根弦长分别生产若干全机数模；
[0025]结合所述最大偏转角
δ
max
对各所述全机数模进行模拟，获取若干偏航力矩；
[0026]根据各所述偏航力矩系数目标参数和各所述根弦长建立所述偏航力矩系数与所述根弦长的关系曲线，计算所述关系曲线的计算斜率；
[0027]根据所述计算斜率和所述目标能力参数计算根弦长
。
[0028]可选的，根弦长满足其中
k
cnr
表示计算斜率，表示偏航力矩系数目标参数
。
[0029]可选的，建立根梢比集合，包括以下步骤：
[0030]设定根梢比变化范围；
[0031]设定根梢比的单次取值增量；
[0032]结合所述根梢比的单次取值增量，按照等差数列的关系在所述根梢比变化范围内确定各所述根梢比，并建立根梢比集合
。
[0033]可选的，根据所述根梢比集合和根弦长生成若干具有不同展长的全机数模，向各所述全机数模中导入滚转力矩系数目标参数和偏转角范围拟合计算，获取展长集合；
[0034]生成选择一根梢比作为当前根梢比，调取根弦长，赋予若干展长；
[0035]根据所述当前跟梢比
、
根弦长和若干展长生成若干全机数模；
[0036]获取舵面的最大偏转角
δ
max
，分别向各所述全机数模中导入滚转力矩系数目标参数和最大偏转角
δ
max
进行流场求解，获取不同展长下的滚转力矩系数
[0037]根据不同展长下的滚转力矩系数建立滚转力矩系数与舵面展长曲线关系，计算所述曲线关系的斜率；
[0038]根据公式计算与所述当前根梢比对应的当前展长；
[0039]重复步骤生成选择一根梢比作为当前根梢比，调取根弦长，赋予若干展长，直至获
取所有当前根梢比的当前展长，建立展长集合
。
[0040]可选的，根据所述展长集合和所述根梢比集合生成若干全机数模，拟合计算升阻比，获取升阻比集合，包括以下步骤：
[0041]调取一组相互对应的根梢比和展长生成全机数模；
[0042]向所述全机数模中导入偏转角参数对所述全机数模进行流程求解，获取与所述根梢比对应的升阻比；
[0043]重复调取一组相互对应的根梢比和展长生成全机数模的步骤，直至获取所有升阻比；
[0044]将所有升阻比归集到同一集合中，获取升阻比集合
。
[0045]可选的，根据所述升阻比集合和根弦长计算舵面的展长和梢弦长，包括以下步骤：
[0046]调取所述升阻比集合，获取最大升阻比；
[0047]根据所述最大升阻比在所述根梢比集合中提取其对应的根梢比作为最大根梢比；
[0048]根据所述最大升阻比和所述滚转力矩系数目标参数计算展长；
[0049]根据所述最大根梢比和所述根弦长计算梢弦长
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种侧滑角自适应的横航向控制舵面设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据抗风设计指标和横航向力矩特性矩阵计算舵面的滚转力矩系数目标参数和偏航力矩系数目标参数；生成若干具有不同根弦长的全机数模，分别向各所述全机数模中导入偏航力矩系数目标参数和偏转角范围计算舵面的根弦长；建立根梢比集合；根据所述根梢比集合和根弦长生成若干具有不同展长的全机数模，向各所述全机数模中导入滚转力矩系数目标参数和偏转角范围拟合计算，获取展长集合；根据所述展长集合和所述根梢比集合生成若干全机数模，拟合计算升阻比，获取升阻比集合；根据所述升阻比集合和根弦长计算舵面的展长和梢弦长；根据所述根弦长
、
展长和梢弦长确定舵面安装点位，其中所述舵面的一端与机身贴合
。2.
根据权利要求1所述的舵面设计方法，其特征在于，所述根据抗风设计指标和横航向力矩特性矩阵计算获取舵面的舵面滚转力矩系数目标参数和舵面偏航力矩系数目标参数，包括以下步骤：构建不同侧滑角下的横航向力矩特性矩阵；绘制所述横航向力矩特性矩阵分别绘制滚转力矩系数
C
l
随侧滑角
β
的变化曲线和偏航力矩系数
C
n
随侧滑角
β
的变化曲线；结合约束条件
、
分别拟合所述滚转力矩系数
C
l
随侧滑角
β
的变化曲线和偏航力矩系数
C
n
随侧滑角
β
的变化曲线的目标斜率；根据飞机的抗风设计指标计算保持舵面平衡的最大侧滑角；设定冗余度，根据所述冗余度
、
所述最大侧滑角和所述目标斜率计算滚转力矩系数目标参数和偏航力矩系数目标参数
3.
根据权利要求2所述的舵面设计方法，其特征在于，所述最大侧滑角满足其中
V1表示抗侧风风速，
V2表示飞机来流速度
。4.
根据权利要求1所述的舵面设计方法，其特征在于，所述生成若干具有不同根弦长的全机数模，分别向各所述全机数模中导入偏航力矩系数目标参数和偏转角范围计算舵面的根弦长，包括以下步骤：获取舵面的最大偏转角
δ
max
；为舵面的根梢长和舵面展长赋予定值，为根弦长赋予若干值；根据所述根梢长
、
展长和若干根弦长分别生产若干全机数模；结合所述最大偏转角
δ
max
对各所述全机数模进行模拟，获取若干偏航力矩；根据各所述偏航力矩系数目标参数和各所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚皆可，陈斌，胡骁，夏斌，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：