一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型及其参数辨识方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115186376A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202210705383.7G06F113/08(2020.01)(22)申请日2022.06.21G06F119/14(2020.01)(71)申请人中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区一曼街2号(72)发明人沈彦杰王延灵冯帅卜忱陈昊牟伟强谭浩(74)专利代理机构哈尔滨市哈科专利事务所有限责任公司23101专利代理师孟策(51)Int.Cl.G06F30/15(2020.01)G06F30/28(2020.01)B64F5/60(2017.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型及其参数辨识方法(57)摘要本发明公开了一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型及其参数辨识方法，属于空气动力与飞行力学领域。本发明引入滚转角速率对动导数的影响，构建了适用于小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型，并建立了基于现有动导数试验装置的参数辨识方法。相比于目前工程应用较为广泛的动导数模型，该模型可以更为准确的描述滚转力矩的非线性特征，同时该模型结构简单，利用现有动导数风洞试验装置即可完成模型参数辨识，气动力模型更加准确，可以提高横向动态失稳问题的预测准度，推动小展弦比飞翼布局飞行器的研制。CN115186376ACN115186376A权利要求书1/2页1.一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型,其特征在于，所述的滚转力矩模型构建公式如下：其中Mx{α,β}为滚转力矩，Cl{α,β}为静态滚转力矩系数，为滚转阻尼导数，α为迎角和β侧滑角，为滚转角速度，Q为速压，S为飞行器参考面积，b为模型翼展，V∞为风速，c1和c2为待辨识参数。2.根据权利要求1所述的一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型的参数辨识方法，其特征在于，方法步骤如下：滚转力矩模型参数辨识方法步骤为：(a)加工几何相似具有金属框架和碳纤维蒙皮的试验模型；(b)试验模型内置六分量杆式应变片天平，应变片天平通过支杆与动导数试验装置连接，应变片天平数据采集线与风洞试验数据采集系统连接；(c)风洞试验前，将试验系统置于风洞试验段中，试验模型机身轴线处于风洞中心轴线位置；(d)通过动导数试验装置改变试验模型的迎角和侧滑角到目标位置αi和βi；(e)通过数据采集系统采集天平数据记为StaticDataOFF{αi，βi}，通过动导数试验装置驱动试验模型基于目标αi和βi绕滚转轴做正弦振荡，达到指定振荡周期后停止振荡，振荡过程中同步采集天平数据记为DynamicDataOFF{αi，βi}；(f)启动风洞达到指定风速V∞，通过数据采集系统采集天平数据记为StaticDataON{αi，βi}，通过动导数试验装置驱动试验模型基于目标αi和βi绕滚转轴做正弦振荡，达到指定振荡周期后停止，振荡过程中同步采集天平数据记为DynamicDataON{αi，βi}，风洞停车；(g)通过停风和起风获取的静态和动态数据获得Cl{αi,βi}、其中联立公式3和公式4，求得{αi,βi}状态下的待辨识参数c1i和c2i；(h)重复步骤d、步骤e、步骤f和步骤g，辨识获得不同迎角侧滑角状态下的滚转力矩模型参数，进而构建完整迎角侧滑角包线的滚转力矩数学模型，通过相似准则推导转化为真机滚转力矩数学模型。3.根据权利要求2所述的一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型的参数辨识方法，其特征在于，应变片天平综合加载重复性小于0.05％F.S，综合加载误差小于0.07％F.S。4.根据权利要求2所述的一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型的参数辨识方法，其特征在于，动导数试验装置的迎角变化范围为‑10°～110°，侧滑角变化范围为±40°。2CN115186376A权利要求书2/2页5.根据权利要求2‑3任一项所述的一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤e和步骤f的正弦振荡函数表达式为φ＝φA×sin(2×π×f×t)，其中φ为滚转角、φA为滚转振荡振幅、f为振荡频率、t为振荡时间。3CN115186376A说明书1/4页一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型及其参数辨识方法技术领域[0001]本发明属于空气动力与飞行力学领域，涉及一种小展弦比飞翼飞行器滚转力矩模型及其参数辨识方法。背景技术[0002]小展弦比飞翼布局继承了飞翼布局的高隐身性和高气动效率的优点，可有效提高航程、航时，是未来战斗机平台的主要发展方向之一。但由于其取消了平尾和垂尾，降低了横向的稳定性，极易产生非指令的滚转运动。同时由于小展弦比飞翼布局气动特性受前缘涡主导，使其滚转力矩呈现较强的非线性。当前工程实践中，滚转力矩模型广泛采用的是动