弹性飞机动态飞行特性数值仿真系统

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1、第1卷第3期2010年8月航空工程进展ADVANCESINAER()NAUTICAI。SCIENCEANDENGINEERIN(；V01．1NO．3Aug．2010文章编号：1674—8190(2010)03—230—05弹性飞机动态飞行特性数值仿真系统谭蓉蓉，詹浩，朱军(西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点研究室，西安710072)摘要：本文以弹性飞机为研究对象，将离散型阵风响应计算、弹件变形计算和飞机飞行动力学计算结合起来，开展了离散阵风作用下的弹性1s机飞行状态和{毛行轨迹数值预测方法研究，并应用VC++和OpenGL语言开发j’一套弹性飞机动态飞行特性的数值模拟

2、系统，实现了弹性飞机阵风响应的数值仿真和可视化计算。数值仿真算例表明本文所采用的方法是可行的，本文所建立的仿真系统是可靠的。关键宇：弹性飞机；阵风响应；动态特性中图分类号：V211．41文献标识码：ANumericalSimulationonFlightDynamicCharacteristicsofFlexibleAircraftTanRongrong。ZhanHao，ZhuJun(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAerodynamicDesignandResearch，NonhwestemPolytechnical

3、University，Xi’an710072，China)Abstract：Inthispaper，thecalculationsofelasticdeformationandflightdynamicsarecombinedtostudythedis—cretegustflightstatusandflightpathnumericalpredictionmethodforflexibleaircraft，thediscretegustre—sponse．VC++andOpenGLapplicationareusedtodevelopasystemfornumericals

4、imulationonflightdynamicscharacteristicsofflexibleaircraft，whichnumericallysimulatingthegustresponseofflexibleaircraftandvisuali—zingthecomputingprocessofnumericalsimulation．Itisshownfromthenumericalsimulatingexamplethatthemethodsofgustflightstatusandflightpathnumericalpredictionarefeasible

5、andthesystemisreliable．Keywords：flexibleaircraft；gustresponse；dynamiccharacteristics0引言目前，工程上对阵风的描述一般包括连续阵风和离散阵风两类，前者表示大气紊流，其风速剖面是一个波形与频率随时间连续变化的随机函数，因而工程上主要通过频率响应函数来计算其响应的功率谱密度；而离散阵风则表示确定性的风速变化，由于其对应的是时域分析方法，因而能给出飞行器在时域中的阵风响应过程，便于与飞行试验数据进行有效对比。对于离散阵风响应问题，工程上主要采用准定常假设方法来计算飞行器的阵风响应载荷，即飞行器在某一

6、时刻的阵风响应载荷等于由阵风引起的攻角变化乘以当地定常升力系数。-收稿日期：2010—05．05；修回日期：2010—07—08通信作者：谭蓉蓉，tanrrl985@126．corn该方法使用方便快捷但计算精度相对较低f1]。为了提高精度，数值计算方法近年来已开始应用于飞行器阵风响应载荷计算中。文献E2]采用以格林函数法为基础的边界元方法，结合时间历程法，求解位势方程，得到了超声速机翼一尾翼对突风作用的动态响应；文献[3，4]通过数值求解非定常Euler方程得到了二维翼型和三维机翼的阵风响应；上述工作针对的都是刚性飞行器，对于弹性飞行器，文献[53通过数值求解非定常N-S方程

7、和模态叠加法得到了某弹性翼身组合体的阵风响应。本文将离散阵风响应计算、基于模态叠加法的结构弹性计算、飞行力学计算三部分耦合在一起，建立了离散阵风作用下带刚性和弹性机翼的大展弦比飞机的飞行状态和轨迹的数值模拟方法，并使用VC++和OpenGI。语言开发厂弹性飞机动态飞行特性数值模拟系统，可以在计算过程中直观地了解到各气动力参数和飞行动力学参数的变化，有助于提高对计第3期谭蓉蓉等：弹性飞机动态飞行特性数值仿真系统算结果分析的直观性。1数学模型与计算方法简介1．1离散阵风响应的计算方法离散阵风响应的主控方程是