耦合六自由度运动弹性飞机阵风响应数值模拟.pdf

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1、第４３卷第６期航空计算技术Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．６２０１３年１１月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＮｏｖ．２０１３耦合六自由度运动弹性飞机阵风响应数值模拟１２１１颜洪，黄江涛，麻蓉，梁益华（１．中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８；２．中国空气动力研究与发展中心，四川绵阳６２１０００）摘要：耦合飞机刚体六自由度运动，考虑飞机结构气动弹性变形，基于全湍流Ｎａｖｉｅｒ桘Ｓｔｏｋｅｓ方程流场数值模拟方法，建立了离散阵风作用下弹性飞行器气动载荷与飞行姿态响应的数值模拟技术。其中模态空间中结构动力学方程以及六自由度运动方程分别采用四阶Ｒ

2、桘Ｋ进行时间推进求解，采用ＲａｄｉａｌＢａｓｉｃＦｕｎｃｔｉｏｎ（ＲＢＦ）技术进行气动／结构数据耦合，对应飞机姿态以及弹性变形采用ＲＢＦ与ＴＦＩ组合模式的动网格方法进行网格更新；以飞翼布局弹性飞机为数值研究对象，研究了离散阵风作用下飞行器的气动载荷响应以及飞行姿态的变化，对比分析了刚性飞行器与弹性飞行器对离散阵风响应的区别，为进一步系统地分析真实飞机飞行品质提供数值平台。关键词：阵风响应；六自由度运动；模态叠加；弹性飞机；动网格技术中图分类号：Ｖ２１１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１３）０６桘００９１桘０４NumericalSimulationof

3、ElasticAircraftGustResponseCoupledwith６DOFMotion１２１１ＹＡＮＨｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＪｉａｎｇ桘ｔａｏ，ＭＡＲｏｎｇ，ＬＩＡＮＧＹｉ桘ｈｕａ（１．Xi′anAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitute，AVIC，Xi′an７１００６８，China；２．ChinaAerodynamicsResearchandDevelopmentCenter，Mianyang６２１０００，China）Abstract：Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｅｒ

4、ｏｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｏｆａｉｒｃｒａｆｔａｎｄｆｌｉｇｈｔａｔｔｉｔｕｄｅｒｅｓｐｏｎｓｅｕｎｄｅｒｄｉｓｃｒｅｔｅｇｕｓｔ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｉｒｃｒａｆｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈａｓｂｅｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｃｏｕｐｌｉｎｇ６ｄｅｇｒｅｅｓｏｆｆｒｅｅｄｏｍｍｏｄａｌｏｆａｉｒｃｒａｆｔｒｉｇｉｄｂｏｄｙ．Ｂｏｔｈｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｙｎａｍｉｃｓｅｑｕａ-ｔｉｏｎｓａｎｄｓｉｘｄｅｇｒｅｅｓｏｆｆｒｅｅｄｏｍｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｍｏｔｉｏｎｉｎｍｏｄａｌｓｐａｃｅａｒ

5、ｅｓｏｌｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｏｕｒｔｈ桘ｏｒｄｅｒＲ桘Ｋｔｉｍｅａｄｖａｎｃｅｄｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅＲＢＦｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｃｈｏｓｅｎｔｏｃｏｕｐｌｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄａｔａ．ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｇｒｉｄｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｉｎｇＲＢＦａｎｄＴＦＩｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｕｐｄａｔｅｇｒｉｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄ-ｉｎｇｔｏｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔａｔｔｉｔｕｄｅａｎｄｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＴｈｅｆｕｌｌｔｕｒｂｕｌｅｎｔＮａｖｉｅｒ桘Ｓｔｏｋｅｓｅｑｕａｔｉｏｎｓａｒｅｕ

6、ｓｅｄｆｏｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｌａｓｔｉｃａｉｒｃｒａｆｔｏｆｆｌｙｉｎｇｗｉｎｇａｓｓｕｂｊｅｃｔｏｆｎｕ-ｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｉｒｃｒａｆｔａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｓａｎｄｆｌｉｇｈｔａｔｔｉｔｕｄｅｕｎｄｅｒｔｈｅｄｉｓｃｒｅｔｅｇｕｓｔｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｄｉｓｃｒｅｔｅｇｕｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅｂｅｔｗｅｅｎｒｉｇｉｄａｉｒｃｒａｆｔａｎｄｅｌａｓｔｉｃａｉｒｃ

7、ｒａｆｔｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｅａｌａｉｒｃｒａｆｔｆｌｙｉｎｇｑｕａｌｉｔｉｅｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Keywords：ｇｕｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ；６ＤＯＦｍｏｔｉｏｎ；ｍｏｄａｌｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｅｌａｓｔｉｃａｉｒｃｒａｆｔ；ｇｒｉｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ引言Ｅｕｌｅｒ和Ｎ桘Ｓ方程，并在非定常计算中通过引入“网格速度”来计入阵风的影响，实现了对刚性薄翼型阵风的飞机在大气中飞行时对阵风的反应（包括气动载有效数值模拟。文献［２］基于计算