(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 202211242691.7 (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气动载 荷的确定方法 (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气 动载荷的确定方法。 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， 返回步骤S2， 更新仿 真时刻。 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5页 附图2页 CN 115438602 A 2022.12.06 CN 115438602 A 1.一种移动风场环境中弹性飞机风场气动载荷的确定方法， 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， 返回步骤S2， 更新仿真时刻。 2.如权利要求1所述的移动风场环境中弹性飞机风场气动载荷的确定方法， 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气动载荷的确定方法， 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气动载荷的确定方法， 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气动载荷的确定方法， 其特征在 于， 步骤S32进一 步包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438602 A 2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气动载荷的确定方法， 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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438602 A 3