[发明专利]一种基于二次降阶的带操纵面机翼非定常气动力模拟方法

权利要求书

1.一种基于二次降阶的带操纵面机翼非定常气动力模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立带操纵面机翼的网格模型，采用面样条插值方法分别确定带操纵面机翼中的主机翼和操纵面上的激振点和拾振点的位置，并得到带操纵面机翼的频域降阶气动力模型；采用最小状态法将频域降阶气动力模型转换到时域空间，得到带操纵面机翼的初步时域气动力降阶模型；所述带操纵面机翼的初步时域气动力降阶模型分为主机翼的初步时域气动力降阶模型和操纵面的初步时域气动力降阶模型；

步骤2：在带操纵面机翼的操纵面上选取两个点作为二次降阶后的激振点，所述两个点中一个在操纵面的铰链轴上，另一个在铰链轴外；

步骤3：将步骤1初步时域气动力降阶模型中操纵面上的N个激振点的激振力等效到步骤2中选定的两个激振点上，并保持拾振点与步骤1中操纵面初步时域气动力降阶模型上的拾振点相同，得到操纵面的二次时域气动力降阶模型；将操纵面的二次时域气动力降阶模型与主机翼的初步时域气动力降阶模型合并得到带操纵面机翼的二次时域气动力降阶模型；所述激振力等效的要求为：

Fh+Fs=Σi=1NFi]]>

Fs×ds=Σi=1NFi×di]]>

其中F_h、F_s分别表示步骤2中选定的两个激振点上激振力，F_i表示步骤1初步时域气动力降阶模型中操纵面上的第i个激振点的激振力；d_s表示步骤2中操纵面铰链轴外激振点的激振力相对于铰链轴的力臂值，d_i表示步骤1初步时域气动力降阶模型中操纵面上第i个激振点的激振力相对于铰链轴的力臂值。

2.根据权利要求1所述的一种基于二次降阶的带操纵面机翼非定常气动力模拟方法，其特征在于：

步骤4：在模态坐标下建立带操纵面机翼结构的气动弹性运动方程：

[M]{η··}+[B]{η·}+[K]{η}={F}]]>

其中[M]、[B]、[K]∈R^n×n分别是带操纵面机翼结构的广义质量、广义阻尼和广义刚度矩阵，{η}∈Rⁿ是广义坐标向量，{F}∈Rⁿ是广义气动力向量，n是模态阶数；将带操纵面机翼结构的气动弹性运动方程写为状态空间形式，得到：

η·η··=0O-M-1K-M-1Bηη·0M-1F]]>

步骤5：将步骤1中带操纵面机翼的初步时域气动力降阶模型代入步骤4中带操纵面机翼结构的气动弹性运动方程的状态空间形式中，建立带操纵面机翼的一次降阶颤振仿真模型；将步骤3中带操纵面机翼的二次时域气动力降阶模型代入步骤4中带操纵面机翼结构的气动弹性运动方程的状态空间形式中，建立带操纵面机翼的二次降阶颤振仿真模型；在带操纵面机翼的一次降阶颤振仿真模型和二次降阶颤振仿真模型中给带操纵面机翼结构施加相同的飞行速度参数和相同的脉冲激励，得到带操纵面机翼结构二次降阶前的时域气弹响应和二次降阶后的时域气弹响应；

步骤6：重复步骤2至步骤6，以

obj2=Σt=0tn(re(t)-r(t))2]]>

取最小值为目标函数，对操纵面上两个二次降阶后的激振点位置采用优化算法寻优，其中t_n是步骤5中颤振仿真模型总的仿真时长，r(t)、r_e(t)分别为t时刻，带操纵面机翼结构上一个参考点的二次降阶前的时域气弹响应值和二次降阶后的时域气弹响应值；以寻优结果建立操纵面的二次时域气动力降阶优化模型，将操纵面的二次时域气动力降阶优化模型与主机翼的初步时域气动力降阶模型合并得到带操纵面机翼的二次时域气动力降阶优化模型。