一種飛機外掛氣動載荷計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機載荷設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種飛機外掛氣動載荷計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機飛行載荷是指飛機在飛行過程中，作用在飛機各部位上的氣動力、彈性力和慣性力的總稱。飛機的飛行載荷設(shè)計與安全性、可靠性和經(jīng)濟性密切相關(guān)。飛行載荷設(shè)計得準確，不僅能減小結(jié)構(gòu)重量，滿足可靠性和安全性要求，還能提高經(jīng)濟性。飛行載荷設(shè)計是涉及空氣動力學(xué)、飛行力學(xué)、重量、氣動彈性、結(jié)構(gòu)強度等學(xué)科的多學(xué)科綜合研究項目，它的確定比較復(fù)雜，需要通過理論計算、載荷實測等方法決定。正確地確定飛機飛行載荷是飛機設(shè)計的重要內(nèi)容，是由總體、氣動設(shè)計轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)強度設(shè)計的橋梁，是結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度校核的依據(jù)，十分重要。
[0003]飛機上的外掛物種類繁多，有導(dǎo)彈、炸彈、吊艙、副油箱、火箭發(fā)射器、甚至無人機等，外形復(fù)雜、掛載方案多樣。不同飛行條件下，飛機、掛架、外掛物及附件之間強烈的流動干擾導(dǎo)致外掛物和附件的受載情況尤為復(fù)雜，使得多種類復(fù)雜外形飛機外掛物氣動載荷設(shè)計的技術(shù)難度大、計算周期長。
[0004]但是，目前現(xiàn)有的風(fēng)洞條件無法滿足復(fù)雜外形飛機外掛物載荷的分析；用傳統(tǒng)的CFD手段計算飛機外掛物的載荷，需要重復(fù)構(gòu)建的十幾套網(wǎng)格，且計算精度低，無法模擬外掛物之間的強干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供了一種飛機外掛氣動載荷計算方法，能夠?qū)?fù)雜的外形飛機外掛物載荷進行計算。
[0006]—種飛機外掛氣動載荷計算方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、獲取飛機全機的背景網(wǎng)格信息；
[0008]步驟二、獲取所述飛機上外掛的預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格信息；
[0009]步驟三、搜尋所述全機的背景網(wǎng)格信息，當(dāng)搜尋到與所述預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格信息一致的背景網(wǎng)格信息時，將所述全機的背景網(wǎng)格信息傳播到所述預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格中；
[0010]步驟四、將所述飛機的全機背景網(wǎng)格中與所述嵌套網(wǎng)格重疊的部分挖空，并用所述嵌套網(wǎng)格部分來代替；
[0011]步驟五、將所述背景網(wǎng)格信息通過插值方法傳遞到所述嵌套網(wǎng)格的邊界中；
[0012]步驟六、進行CFD計算，并通過積分得到所述預(yù)定目標的氣動載荷。
[0013]優(yōu)選的，在所述步驟三中，是通過交替數(shù)字樹方法進行網(wǎng)格搜尋。
[0014]優(yōu)選的，在所述步驟五中，是通過三次線性插值法進行插值，且在插值過程中，保留至少五層緩沖層。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0016]本發(fā)明的飛機外掛氣動載荷計算方法中，通過CFD網(wǎng)格嵌套技術(shù)解決多種類、復(fù)雜外形飛機外掛物的流動耦合計算問題，使得僅用一套網(wǎng)格便可以對不同掛載狀態(tài)的飛機外掛物的載荷進行估算，操縱步驟簡單，計算精度更高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明飛機外掛氣動載荷計算方法中預(yù)定目標與嵌套網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0019]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0020]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明飛機外掛氣動載荷計算方法做進一步詳細說明。
[0021]本發(fā)明提供了一種飛機外掛氣動載荷計算方法，包括如下步驟:
[0022]步驟一、獲取飛機全機的背景網(wǎng)格信息，背景網(wǎng)格信息中包括中心坐標、邊框坐標等。并且，通常在飛機上的掛點數(shù)量和位置是都固定的。
[0023]步驟二、獲取飛機上外掛的預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格信息(同樣包括中心坐標、邊框坐標等)；其中，預(yù)定目標是根據(jù)實際需要測試的目標而定，例如可以是外掛油箱。另外，如圖1所示，其中，嵌套網(wǎng)格1的面積通常要比預(yù)定目標2實際面積大，確保完全包裹預(yù)定目標；預(yù)定目標2位于飛機的其中一個機翼3的底部。
[0024]步驟三、搜尋全機的背景網(wǎng)格信息，當(dāng)搜尋到與預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格信息一致的背景網(wǎng)格信息時，將全機的背景網(wǎng)格信息傳播到嵌套網(wǎng)格中。具體地，在本發(fā)明一個優(yōu)選實施例中，是通過交替數(shù)字樹方法(即ADT網(wǎng)格搜尋方法)進行網(wǎng)格搜尋，以樹形結(jié)構(gòu)傳播背景網(wǎng)格?目息。
[0025]步驟四、將全機背景網(wǎng)格中與嵌套網(wǎng)格重疊的部分挖空，并用嵌套網(wǎng)格部分來代替；具體地，是將全機背景網(wǎng)格中區(qū)域壁面邊界部分挖空，用嵌套網(wǎng)格部分來代替，獲取嵌套網(wǎng)格信息，將流體變量從一個區(qū)域差值到另外一個區(qū)域。另外，在挖空過程中，為了避免出現(xiàn)孤立網(wǎng)格，無法進行信息傳遞，通常會保留至少五層緩沖層，確保邊界的信息傳遞。
[0026]步驟五、將背景網(wǎng)格信息通過插值方法傳遞到嵌套網(wǎng)格邊界中；具體地，是用三次線性插值將主要信息傳遞到嵌套邊界。
[0027]步驟六、進行CFD計算，并通過積分得到預(yù)定目標的氣動載荷，氣動載荷包括集中載荷、分布載荷等。
[0028]本發(fā)明的飛機外掛氣動載荷計算方法中，通過CFD網(wǎng)格嵌套技術(shù)解決多種類、復(fù)雜外形飛機外掛物的流動耦合計算問題，使得僅用一套網(wǎng)格便可以對不同掛載狀態(tài)的飛機外掛物的載荷進行估算，操縱步驟簡單，計算精度更高。
[0029]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種飛機外掛氣動載荷計算方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、獲取飛機全機的背景網(wǎng)格信息； 步驟二、獲取所述飛機上外掛的預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格信息； 步驟三、搜尋所述全機的背景網(wǎng)格信息，當(dāng)搜尋到與所述預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格信息一致的背景網(wǎng)格信息時，將所述全機的背景網(wǎng)格信息傳播到所述預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格中；步驟四、將所述飛機的全機背景網(wǎng)格中與所述嵌套網(wǎng)格重疊的部分挖空，并用所述嵌套網(wǎng)格部分來代替； 步驟五、將所述背景網(wǎng)格信息通過插值方法傳遞到所述嵌套網(wǎng)格的邊界中； 步驟六、進行CFD計算，并通過積分得到所述預(yù)定目標的氣動載荷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機外掛氣動載荷計算方法，其特征在于，在所述步驟三中，是通過交替數(shù)字樹方法進行網(wǎng)格搜尋。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的飛機外掛氣動載荷計算方法，其特征在于，在所述步驟五中，是通過三次線性插值法進行插值，且在插值過程中，保留至少五層緩沖層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及飛機載荷設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種飛機外掛氣動載荷計算方法。計算方法包括如下步驟：獲取飛機全機的背景網(wǎng)格信息；獲取飛機上外掛的預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格信息；進行搜尋，當(dāng)搜尋到一致的背景網(wǎng)格信息時，將全機的背景網(wǎng)格信息傳播到預(yù)定目標的嵌套網(wǎng)格中；將飛機的全機背景網(wǎng)格中與嵌套網(wǎng)格重疊的部分挖空，并用嵌套網(wǎng)格部分來代替；將背景網(wǎng)格信息通過插值方法傳遞到嵌套網(wǎng)格的邊界中；進行CFD計算，得到預(yù)定目標的氣動載荷。本發(fā)明的飛機外掛氣動載荷計算方法中，通過CFD網(wǎng)格嵌套技術(shù)解決多種類、復(fù)雜外形飛機外掛物的流動耦合計算問題，使得僅用一套網(wǎng)格便可以對不同掛載狀態(tài)的飛機外掛物的載荷進行估算，操縱步驟簡單，計算精度更高。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105426617
【申請?zhí)枴緾N201510830276
【發(fā)明人】宗寧, 趙卓林, 裴志剛, 鄧立東
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月25日