(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211243211.9 (22)申请日 2022.10.11 (71)申请人 中国航空工业 集团公司西安飞机设 计研究所 地址 710089 陕西省西安市阎良区人民东 路1号 (72)发明人 荆志伟　王立波　雷武涛　侯宗团　 肖启之　唐朕　牛孝飞　徐岚玲　 李婷婷　彭玉酌　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/15(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种移动风场环境中弹性飞机风场动响应 的确定方法 (57)摘要 本申请属于弹性 飞机动载荷设计技术领域， 特别涉及一种移动风场环境中弹性飞机风场动 响应的确定方法。 该方法主要包括步骤S1、 基于 飞行马赫数、 飞机动力学模态数据及非定常气动 力模型确定弹性飞机的气动力影 响系数矩阵； 步 骤S2、 在任一仿真时刻， 确定风速、 飞机速压以及 弹性飞机气动网格的下洗矩阵； 步骤S3、 根据气 动力影响系数矩 阵及弹性飞机气动网格的下洗 矩阵， 计算频域中的风场气动力系数； 步骤S4、 基 于飞机速压及频域中的风场 气动力系数， 确定时 域中的风场气动力系数； 步骤S5、 基于时域中的 风场气动力系数， 计算飞机动响应。 本申请能够 更好地模拟移动风场从飞机尾部作用过程中的 弹性飞机气动载荷变化， 满足了工程中的设计需 求。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115438603 A 2022.12.06 CN 115438603 A 1.一种移动风场环境中弹性飞机风场动响应的确定方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1、 基于飞行马赫数、 飞机动力学模态数据及非定常气动力模型确定弹性飞机的 气动力影响系数矩阵； 步骤S2、 在任一仿真时刻， 确定风速、 飞机 速压以及弹性飞机气动网格的下洗矩阵； 步骤S3、 根据所述气动力影响系数矩阵及所述弹性飞机气动网格的下洗矩阵， 计算频 域中的风场气动力系数； 步骤S4、 基于所述飞机速压及所述频域中的风场气动力系数， 确定时域中的风场气动 力系数； 步骤S5、 基于所述时域中的风场气动力系数， 计算飞机动响应。 2.如权利要求1所述的移动 风场环境中弹性飞机风场动响应的确定方法， 其特征在于， 步骤S1进一 步包括： 步骤S11、 确定移动风场相对于弹性飞机的初始作用位置； 步骤S12、 确定当前海拔高度上的音速、 大气密度及飞机的真空速； 步骤S13、 计算移动风场从飞机后方包围飞机的包围速度； 步骤S14、 对弹性飞机的有限元模型进行动力学求 解， 获得模态数据； 步骤S15、 基于弹性飞机的非定常气动力模型， 计算任意第i个气动网格下洗控制点到 移动风场初始位置的时间差； 步骤S16、 基于气动弹性力学中的亚音速偶极子格网法计算弹性飞机的气动力影响系 数矩阵。 3.如权利要求1所述的移动 风场环境中弹性飞机风场动响应的确定方法， 其特征在于， 步骤S2进一 步包括： 步骤S21、 确定当前的仿真时刻参数； 步骤S22、 基于移动风场初始的水平风速及垂向风速， 插值出当前的仿真时刻的水平风 速与垂向风速； 步骤S23、 计算飞机的速 压； 步骤S24、 对于任意第i个气动网格下洗控制点， 确定当前的仿真时刻各气动网格下洗 控制点所受到的垂向风速； 步骤S25、 确定各气动网格下洗控制点处诱 导的下洗； 步骤S26、 将下洗公式中的分子分母拆开， 并将分母部分与所述速压组合， 以修正飞机 速压； 步骤S27、 将所述分子 部分进行 Fourier变换； 步骤S28、 将所有气动网格在频域上受到的垂向移动速度整理为向量形式， 形成弹性飞 机气动网格的下洗矩阵。 4.如权利要求1所述的移动 风场环境中弹性飞机风场动响应的确定方法， 其特征在于， 步骤S3进一 步包括： 步骤S31、 根据 所述气动力影响系数矩阵及所述弹性飞机气动网格的下洗矩阵， 采用亚 音速偶极子格网法计算所有气动网格上的压力系数； 步骤S32、 确定频域中的移动风场直接引起的广义气动力系数向量。 5.如权利要求4所述的移动 风场环境中弹性飞机风场动响应的确定方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438603 A 2步骤S32进一 步包括： 基于所述飞机动力学模态数据确定所有气动网格下洗控制点处的模态 矩阵； 基于所述非定常气动力模型确定所有气动网格的面积矩阵； 基于所述模态 矩阵、 面积矩阵及所述压力系数确定所述广义气动力系数向量。 6.如权利要求1所述的移动 风场环境中弹性飞机风场动响应的确定方法， 其特征在于， 步骤S4进一 步包括： 步骤S41、 利用Fourier逆变换将广 义气动力系数向量转换为移动风场对飞机的时域广 义激励力系数向量； 步骤S42、 基于修正后的飞机速压及所述时域广义激励力系数向量， 计算移动风场对飞 机的时域广义气动载荷向量， 即所述时域中的风场气动力系数。 7.如权利要求1所述的移动 风场环境中弹性飞机风场动响应的确定方法， 其特征在于， 步骤S5进一 步包括： 将所述时域中的风场气动力系数代入弹性飞机动响应方程中， 采用四阶龙格库塔法求 解弹性飞机的动态响应， 得到弹性飞机广义模态坐标位移、 广义坐标速度和广义坐标加速 度的时间响应； 基于所述弹性飞机广义模态坐标位移、 广义坐标速度和广义坐标加速度的时间响应计 算飞机的各运动参数或部件内载荷的动响应。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438603 A 3