CN104933251A - 一种翼面载荷处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翼面载荷处理方法。所述翼面载荷处理方法包括如下步骤：步骤1：为待测翼面施加压强；步骤2：形成待测翼面的压强分布三维模型，从而得到该压强分布三维模型中的函数关系；步骤3：形成待测翼面的有限元弦平面模型；步骤4：将待测翼面的有限元弦平面模型以所述步骤1中的函数关系为映射函数进行映射，从而形成待测翼面的有限元载荷分布模型。相对于现有技术，本发明的翼面载荷处理方法既考虑载荷处理前后的总载和总矩的比较，又考虑了压强分布形态和有限元节点载荷分布形态的比较，使设计人员能够直观判断气动载荷处理的合理性。

Description

一种翼面载荷处理方法

技术领域

本发明涉及飞机技术领域，特别是涉及一种翼面载荷处理方法。

背景技术

气动载荷的处理既要考虑载荷处理前后的总载和总矩的比较，又要考虑CP(压强)分布形态和有限元节点载荷分布形态的比较。气动载荷的处理过程中，急需解决的问题就是怎样应用三维图形显示的功能对CP分布形态和有限元节点力分布形态进行可视化对比分析。

现有技术中，通常对载荷处理前后的总载和总矩进行比较，处理后的误差控制在5％，超过5％就进行修正，忽略了载荷分布形态，存在一定的局限性。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种翼面载荷处理方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种翼面载荷处理方法。所述翼面载荷处理方法包括如下步骤：步骤1：为待测翼面施加压强，并获取压强数据；步骤2：形成待测翼面的压强分布三维模型，从而得到该压强分布三维模型中的函数关系，其中，所述待测翼面的压强分布三维模型中的坐标系中的一个坐标轴以压强系数表示，该坐标轴为Z轴；步骤3：形成所述待测翼面的有限元弦平面模型；步骤4：将待测翼面的有限元弦平面模型以所述步骤1中的函数关系为映射函数进行映射，从而形成待测翼面的有限元载荷分布模型，其中，所述待测翼面的有限元载荷分布模型中的Z轴数据以所述步骤2中的Z轴数据为原象。

优选地，对所述步骤4中的待测翼面的有限元载荷分布模型中的Z轴数据通过修正公式进行修正，从而得到修正后的Z轴数据，根据修正后的Z轴数据得到修正后的待测翼面的有限元载荷分布模型。

优选地，形成所述待测翼面的压强分布三维模型具体为：

步骤21：确定待测翼面的压强分布二维模型，从而确定待测翼面的二维坐标系，其中，坐标系中的坐标轴为X轴以及Y轴；

步骤22：将待测翼面受到的压强分布数据进行无量纲化以及正则化公式处理，从而获得压强系数；

步骤23：以压强系数为Z轴，结合所述步骤1中的X轴以及Y轴，形成待测翼面的压强分布三维模型。

优选地，所述正则化公式为：

$m_i=\frac{{\mathrm{Cp}}_i}{\mathrm{\Δ}Cp},$ 其中，

Cp_i为i点的压强值；ΔCp为所有压强分布二维模型中的点的压强值的最大值；m_i为i点的压强系数。

优选地，所述修正公式具体为：

$n=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{n}_i;c=\frac{F}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{n}_i};$ q_i＝n_i×c； $c_i=\frac{F}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{q}_i};$ f_i＝n_i×c×c₁；

其中，

F为为待测翼面施加压强所转换成压力的总值；n为节点载荷系数之和；n_i为i点的载荷；C为平均节点载荷公因子；qⁱ为过渡节点载荷；cⁱ为总载误差因子；f_i为修正后的i点的载荷。

本发明中的翼面载荷处理方法将待测翼面的有限元弦平面模型以压强分布三维模型中的函数关系为映射函数进行映射，从而形成待测翼面的有限元载荷分布模型。相对于现有技术，本发明的翼面载荷处理方法既考虑载荷处理前后的总载和总矩的比较，又考虑了压强分布形态和有限元节点载荷分布形态的比较，使设计人员能够直观判断气动载荷处理的合理性。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的翼面载荷处理方法的流程示意图。

图2是利用图1所示的翼面载荷处理方法形成的压强分布三维模型以及根据该三维模型形成的待测翼面的有限元载荷分布模型的示意例图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示的翼面载荷处理方法包括如下步骤：步骤1：为待测翼面施加压强，并获取压强数据；步骤2：形成待测翼面的压强分布三维模型，从而得到该压强分布三维模型中的函数关系，其中，所述待测翼面的压强分布三维模型中的坐标系中的一个坐标轴以压强系数表示，该坐标轴为Z轴；步骤3：形成所述待测翼面的有限元弦平面模型；步骤4：将待测翼面的有限元弦平面模型以所述步骤1中的函数关系为映射函数进行映射，从而形成待测翼面的有限元载荷分布模型，其中，所述待测翼面的有限元载荷分布模型中的Z轴数据以所述步骤2中的Z轴数据为原象。

有利的是，为了得到更准确的数据，在本实施例中，对步骤4中的待测翼面的有限元载荷分布模型中的Z轴数据通过修正公式进行修正，从而得到修正后的Z轴数据，根据修正后的Z轴数据得到修正后的待测翼面的有限元载荷分布模型。

其中，在步骤2中的形成待测翼面的压强分布三维模型具体为：

步骤21：确定待测翼面的压强分布二维模型，从而确定待测翼面的二维坐标系，其中，坐标系中的坐标轴为X轴以及Y轴；

步骤22：将待测翼面受到的压强分布数据进行正则化公式处理，从而获得压强系数；

步骤23：以压强系数为Z轴，结合步骤1中的X轴以及Y轴，形成待测翼面的压强分布三维模型。

其中，正则化公式为：

$m_i=\frac{{\mathrm{Cp}}_i}{\mathrm{\Δ}Cp},$ 其中，

Cp_i为i点的压强值；ΔCp为所有压强分布二维模型中的点的压强值的最大值；m_i为i点的压强系数。

$n=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{n}_i;c=\frac{F}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{n}_i};$ q_i＝n_i×c； $c_i=\frac{F}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{q}_i};$ f_i＝n_i×c×c₁；

其中，修正公式具体为：

F为为待测翼面施加压强所转换成压力的总值；n为节点载荷系数之和；n_i为i点的载荷；C为平均节点载荷公因子；qⁱ为过渡节点载荷；cⁱ为总载误差因子；f_i为修正后的i点的载荷。

可以理解的是，上述的i仅代表上述的各个三维模型或者二维模型中任意的点，并不特指任何点。

下面以举例的是方式对本发明进行进一步阐述，可以理解的是，该举例并不构成对本发明的任何限制。

在进行实例说明时，假设压强分布三维模型中的i点3个，有限元载荷分布模型中的i点也为3个，且相互对应。

步骤1：为待测翼面施加压强，并获取压强数据；单位为Pa；

根据步骤21形成待测翼面的压强分布二维模型，其中，X轴以及Y轴坐标如下。

根据步骤22，将待测翼面受到的压强分布数据进行无量纲化以及正则化公式处理，从而获得压强系数。

具体地，参看下表，数据分4列提供，第一列为i点顺序号，第二列为x坐标，第三列为y坐标，第四列为所有压强分布二维模型中的点的压强值的最大值ΔCp。

对△CP进行无量纲化以及正则化处理后形成m，m即为压强系数。可以理解的是，此处，正则化通过上述的公式进行计算，在此不再列出公式。

根据步骤23，由空间点(x_i,y_i,m_i)，形成了压强分布三维模型，如图2所示，并且形成曲面函数f(x，y，m)。

根据步骤3形成所述待测翼面的有限元弦平面模型，如下，第一列为i点顺序号，第二列为x坐标，第三列为y坐标：

根据步骤4，得到有限元模型节点在曲面函数f(x，y，m)的映射点坐标为：

其中，z为待测翼面的有限元载荷分布模型中的Z轴数据(载荷系数)，以步骤2中的Z轴数据为原象。

此时，可以根据上述数据做出待测翼面的有限元载荷分布模型，由于该数据具有一定偏差，因此，有利的是，对上述的Z轴数据通过修正公式进行修正，从而得到修正后的Z轴数据，根据修正后的Z轴数据得到修正后的待测翼面的有限元载荷分布模型。

根据上述的修正公式可知，如下：

z坐标值之和即为节点载荷系数之和n：

$n={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^w{n}_i=0.617+0.650+0.924=2.191$

$c=\frac{F}{n}=\frac{1366.825}{2.191}=623.84N$

q₁＝n₁×c＝0.617×623.84＝384.91

q₂＝n₂×c＝0.650×623.84＝405.49

q₃＝n₃×c＝0.924×623.84＝576.43

$c_1=\frac{F}{q_1+q_2+q_3}=\frac{1366.825}{384.91+405.49+576.43}=0.99999$

f₁＝n₁×c×c₁＝0.61737×623.84×0.99999=384.9

f₂＝n₂×c×c₂＝0.650×623.84×0.99999=405.49

f₃＝n₃×c×c₃＝0.924×623.84×0.99999=576.42

以上述数据中的f₁f₂f₃作为修正后的载荷，通过无量纲化以及正则化公式后，形成修正后的载荷系数，正则化公式如上所述，在此不再赘述。

以节点坐标x、y和该节点处的载荷系数形成空间点，如下，

能够得到如图2所示的待测翼面的有限元载荷分布模型。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种翼面载荷处理方法，其特征在于，所述翼面载荷处理方法包括如下步骤：

步骤1：为待测翼面施加压强，并获取压强数据；

步骤2：形成待测翼面的压强分布三维模型，从而得到该压强分布三维模型中的函数关系，其中，所述待测翼面的压强分布三维模型中的坐标系中的一个坐标轴以压强系数表示，该坐标轴为Z轴；

步骤3：形成所述待测翼面的有限元弦平面模型；

步骤4：将待测翼面的有限元弦平面模型以所述步骤1中的函数关系为映射函数进行映射，从而形成待测翼面的有限元载荷分布模型，其中，所述待测翼面的有限元载荷分布模型中的Z轴数据以所述步骤2中的Z轴数据为原象。

2.如权利要求1所述的翼面载荷处理方法，其特征在于，对所述步骤4中的待测翼面的有限元载荷分布模型中的Z轴数据通过修正公式进行修正，从而得到修正后的Z轴数据，根据修正后的Z轴数据得到修正后的待测翼面的有限元载荷分布模型。

3.如权利要求2所述的翼面载荷处理方法，其特征在于，形成所述待测翼面的压强分布三维模型具体为：

步骤21：确定待测翼面的压强分布二维模型，从而确定待测翼面的二维坐标系，其中，坐标系中的坐标轴为X轴以及Y轴；

步骤22：将待测翼面受到的压强分布数据进行无量纲化以及正则化公式处理，从而获得压强系数；

步骤23：以压强系数为Z轴，结合所述步骤1中的X轴以及Y轴，形成待测翼面的压强分布三维模型。

4.如权利要求3所述的翼面载荷处理方法，其特征在于，所述正则化公式为：

$m_i=\frac{{\mathrm{Cp}}_i}{\mathrm{\Δ}Cp},$ 其中，

Cp_i为i点的压强值；ΔCp为所有压强分布二维模型中的点的压强值的最大值；m_i为i点的压强系数。

5.如权利要求2所述的翼面载荷处理方法，其特征在于，所述修正公式具体为：

$n=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{n}_i;$ $c=\frac{F}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{n}_i};$ q_i＝n_i×c； $c_i=\frac{F}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{q}_i};$ f_i＝n_i×c×c₁；

其中，

F为为待测翼面施加压强所转换成压力的总值；n为节点载荷系数之和；n_i为i点的载荷；C为平均节点载荷公因子；q_i为过渡节点载荷；c_i为总载误差因子；f_i为修正后的i点的载荷。