一种飞机飞行载荷确定方法
阅读说明：本技术 一种飞机飞行载荷确定方法 (Aircraft flight load determination method ) 是由 唐超 赵卓林 毛磊 陈同银 瓮哲 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本申请属于飞机飞行载荷确定技术领域,具体涉及一种飞机飞行载荷确定方法,包括：构建飞机三维气动模型；将飞机气动压力分布数据插值至飞机三维气动模型；构建飞机结构有限元模型；构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系,求解得到飞机刚体载荷；构建飞机二维平板气动模型；构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系,求解得到飞机弹性增量载荷；叠加飞机刚体载荷、飞机弹性增量载荷得到飞机飞行载荷。(The application belongs to the technical field of aircraft flight load determination, and particularly relates to an aircraft flight load determination method, which comprises the following steps: constructing a three-dimensional pneumatic model of the airplane; interpolating the airplane pneumatic pressure distribution data to an airplane three-dimensional pneumatic model; constructing a finite element model of the airplane structure; constructing an interpolation relation between grids of a three-dimensional pneumatic model and a finite element model of the aircraft structure, and solving to obtain rigid load of the aircraft; constructing a two-dimensional flat pneumatic model of the airplane; constructing an interpolation relation between a finite element model of the airplane structure and a grid of a two-dimensional flat pneumatic model of the airplane, and solving to obtain the elastic incremental load of the airplane; and superposing the rigid body load and the elastic incremental load of the airplane to obtain the flight load of the airplane.)
技术领域
本申请属于飞机飞行载荷确定技术领域，具体涉及一种飞机飞行载荷确定方法。
背景技术
对飞机飞行载荷进行准确确定，对于飞机整体的设计、优化具有重要意义，当前，多是采用平板面元法对飞机飞行载荷进行确定，以该种方法对飞机飞行载荷进行确定，具有较高的效率，但在精度上难以满足飞机整体精确设计、优化的要求。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上
背景技术
内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种飞机飞行载荷确定方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种飞机飞行载荷确定方法，包括：
构建飞机三维气动模型；
将飞机气动压力分布数据插值至飞机三维气动模型；
构建飞机结构有限元模型；
构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系，求解得到飞机刚体载荷；
构建飞机二维平板气动模型；
构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系，求解得到飞机弹性增量载荷；
叠加飞机刚体载荷、飞机弹性增量载荷得到飞机飞行载荷。
根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机三维气动模型，具体为：
以PATRAN、ICEM或者STAR CCM+，构建飞机三维气动模型。
根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述飞机气动压力分布数据，通过CFD数值仿真或风洞试验获得。
根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系，具体为：
以薄板样条插值方法，构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系。
根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机二维平板气动模型，具体为：
以MSC.Flightloads，构建飞机二维平板气动模型。
根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系，具体为：
以无限板样条(IPS)插值方法，构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系。
本申请至少具有以下有益技术效果：
提供一种飞机飞行载荷确定方法，该飞机飞行载荷确定方法种，以构建的飞机三维气动模型及其飞机结构有限元模型为基础，在飞机三维气动模型上插值飞机气动压力分布数据，以及构建飞机三维气动模型与飞机结构有限元模型网格间的插值关系，求解得到飞机刚体载荷，以保证对飞机飞行载荷中占比较大的飞机刚体载荷的求解精度，进而保证对飞机飞行载荷的计算精度，此外，对于飞机飞行中占比较小的飞机弹性增量载荷，以构建的二维平板气动模型及其飞机结构有限元模型为基础，构建飞机结构有限元模型与飞机二维平板气动模型网格间的插值关系，进行求解得到，具有较高的求解效率，以此能够在兼顾对飞机飞行载荷的计算精度的情形下，保证对飞机飞行载荷的计算效率，为飞机整体的精确设计、优化提供有效支撑。
附图说明
图1是本申请实施例提供的飞机飞行载荷确定方法的示意图；
图2是本申请实施例提供的构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系，求解得到飞机刚体载荷的示意图；
图3是本申请实施例提供的构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系，求解得到飞机弹性增量载荷的示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示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，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
一种飞机飞行载荷确定方法，包括：
构建飞机三维气动模型；
将飞机气动压力分布数据插值至飞机三维气动模型，即将飞机气动压力分布数据差值到飞机三维气动模型的气动节点上，所说的飞机气动压力分布数据可以是飞机不同状态下的压力分布数据；
构建飞机结构有限元模型；
构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系，求解得到飞机刚体载荷，具体可采用Msc.Nastran进行求解；
构建飞机二维平板气动模型；
构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系，求解得到飞机弹性增量载荷，具体可采用Msc.Nastran进行求解；
叠加飞机刚体载荷、飞机弹性增量载荷得到飞机飞行载荷。
对于上述实施例公开的飞机飞行载荷确定方法，领域内技术人员可以理解的是，飞机飞行载荷计算主要包括飞机刚体载荷计算、飞机弹性增量载荷计算，其中，飞机刚体载荷占飞机飞行载荷的主要部分，以构建的飞机三维气动模型及其飞机结构有限元模型为基础，在飞机三维气动模型上插值飞机气动压力分布数据，以及构建飞机三维气动模型与飞机结构有限元模型网格间的插值关系，求解得到飞机刚体载荷，可保证对飞机刚体载荷的求解精度，进而能够保证对飞机飞行载荷的计算精度，此外，飞机弹性增量载荷在飞机飞行载荷中占比较少，但其计算量较大，以构建的二维平板气动模型及其飞机结构有限元模型为基础，构建飞机结构有限元模型与飞机二维平板气动模型网格间的插值关系，求解得到飞机弹性增量载荷，具有较高的求解效率，以此能够在兼顾对飞机飞行载荷的计算精度的情形下，保证对飞机飞行载荷的计算效率，为飞机整体的精确设计、优化提供有效支撑。
在一些可选的实施例中，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机三维气动模型，具体为：
以PATRAN、ICEM或者STAR CCM+，基于飞机三维外形数模，构建飞机三维气动模型，其对应的文件中包含节点、单元信息，其中单元可为三角形单元或四边形单元。
在一些可选的实施例中，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述飞机气动压力分布数据，通过CFD数值仿真或风洞试验获得，将其插值至飞机三维气动模型，可保证机体上气动压力的分布精度，能够区分飞机上翼面部件的上、下表面信息，基于此对飞机刚体载荷进行计算，具有高保真度。
在一些可选的实施例中，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系，具体为：
以薄板样条插值方法，构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系。
对于上述实施例公开的飞机飞行载荷确定方法，领域内技术人员可以理解的是，飞机飞行载荷的平衡解算需要在飞机结构有限元模型下进行解算，因此需要构建飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间的插值关系，将气动数据转化为结构节点上的载荷信息，对于飞机三维气动模型，插值面为曲面，可以薄板样条插值方法实现飞机三维气动模型、飞机结构有限元模型网格间插值关系的构建。
在一些可选的实施例中，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机二维平板气动模型，具体为：
以MSC.Flightloads，构建飞机二维平板气动模型，其对应的文件中包含节点、单元信息，其中单元可为四边形平板面元。
在一些可选的实施例中，上述的飞机飞行载荷确定方法中，所述构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系，具体为：
以无限板样条(IPS)插值方法，构建飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间的插值关系。
对于上述实施例公开的飞机飞行载荷确定方法，领域内技术人员可以理解的是，飞机结构有限元模型、飞机二维平板气动模型网格间插值面为平面，以无限板样条插值方法即可实现飞机二维平板气动模型、飞机结构有限元模型网格间插值关系的构建。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。