1.介紹

? ? ? ?飛機(jī)在巡航及機(jī)動(dòng)飛行過程中常常受到強(qiáng)烈的陣風(fēng)和湍流的影響而產(chǎn)生氣動(dòng)力和力矩，往往帶給飛機(jī)不希望的附加過載，其結(jié)果是破壞了所要求的飛行品質(zhì)，使飛機(jī)承受很大的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)載荷，不但使飛機(jī)難于操縱，而且容易導(dǎo)致機(jī)體疲勞損壞。在惡劣的天氣情況下，某些區(qū)域容易出現(xiàn)如陣風(fēng)、雨以及其他復(fù)雜天氣條件，尤其是陣風(fēng)環(huán)境對飛行器的飛行穩(wěn)定性、飛行控制和飛行安全產(chǎn)生很大影響，因此，飛機(jī)在飛行過程中要著重考慮陣風(fēng)的影響。

2.分析的必要性

? ? ? ?在沒有先進(jìn)的仿真分析軟件工具時(shí)，工程師往往求助于風(fēng)洞試驗(yàn)與飛行試驗(yàn)以及相關(guān)程序來評估設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和保證飛行任務(wù)的順利完成。

? ? ? ?然而，與風(fēng)洞試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)相比，數(shù)值計(jì)算方法分析陣風(fēng)問題耗費(fèi)小、周期短，同時(shí)風(fēng)洞試驗(yàn)與飛行試驗(yàn)往往在設(shè)計(jì)后期進(jìn)行，這時(shí)如果出現(xiàn)陣風(fēng)響應(yīng)破壞問題，更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)的代價(jià)十分巨大，而陣風(fēng)計(jì)算分析技術(shù)（CAE）可以在更早的設(shè)計(jì)初期發(fā)現(xiàn)并預(yù)測響應(yīng)過大的問題，減少后期的設(shè)計(jì)更改。由于具有上述獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，CAE方法（特別是基于緊耦合的NASTRAN陣風(fēng)分析方法）受到了科研及工程技術(shù)人員的青睞，一直以來得以迅速發(fā)展。

? ? ? ?現(xiàn)有的分析手段雖可以達(dá)到預(yù)測陣風(fēng)響應(yīng)的后果，然而，它往往基于一些程序，或者一些曲線結(jié)果來顯示，而通過成熟軟件仿真分析的三維結(jié)果更能體現(xiàn)陣風(fēng)響應(yīng)的情況及抑制的效果。

3.分析流程

? ? ? ?通過MSC的Patran、Nastran、Flightloads、Adams和Easy5軟件建設(shè)多學(xué)科聯(lián)合仿真體系，即基于CAD的多學(xué)科（陣風(fēng)響應(yīng)-瞬態(tài)位移-多體動(dòng)力學(xué)-控制）聯(lián)合仿真系統(tǒng)。

4.MSC.FlightLoads直接建立氣動(dòng)模型；

? ? ? ? Adams與Easy5可以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)翼面的陣風(fēng)載荷減緩控制策略的機(jī)電液一體化仿真，其閉環(huán)系統(tǒng)工作原理可由下圖進(jìn)行描述，其工作流程如下：

1）?在Adams中建立活動(dòng)翼面的機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型；

2）?在Easy5中建立陣風(fēng)減緩控制系統(tǒng)模型及翼面驅(qū)動(dòng)電液伺服系統(tǒng)模型；

3）?通過Adams與Easy5之間的接口，建立機(jī)構(gòu)模型與控制系統(tǒng)模型的閉環(huán)；

4）?根據(jù)相關(guān)的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)模型在Flightloads中定義一個(gè)氣彈分析環(huán)境，執(zhí)行靜、動(dòng)氣彈分析以及陣風(fēng)動(dòng)響應(yīng)分析計(jì)算；Nastran進(jìn)行陣風(fēng)響應(yīng)分析得到的翼面振動(dòng)位移作為系統(tǒng)仿真輸入；

5）?執(zhí)行機(jī)電液一體化仿真，考察陣風(fēng)減緩控制策略所起的作用。

綜合考慮陣風(fēng)控制系統(tǒng)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)分析環(huán)節(jié)，列出如下步驟：

• ??副翼控制系統(tǒng)建模

• 副翼機(jī)構(gòu)建模

• 副翼剛?cè)狁詈夏Ｐ头治?/p>

• 飛機(jī)結(jié)構(gòu)建模

• 氣動(dòng)建模

• 陣風(fēng)響應(yīng)分析（位移結(jié)果、應(yīng)力等）

• 控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.預(yù)期的效果

? ? ? ?陣風(fēng)載荷減緩分析方案是典型的機(jī)電液一體化仿真方案，目前有一些其它軟件也能夠提供這類分析功能，但是，陣風(fēng)載荷減緩分析不僅包括機(jī)電液一體化仿真，還包括與Nastran集成的剛?cè)狁詈嫌?jì)算，以及讀取Nastran進(jìn)行陣風(fēng)載荷分析后的結(jié)構(gòu)響應(yīng)結(jié)果，能夠比較完美地實(shí)現(xiàn)上述要求的，應(yīng)該還是首推Adams/Easy5組成的陣風(fēng)載荷減緩分析軟件方案。

某無人機(jī)陣風(fēng)響應(yīng)分析的案例：

【免責(zé)聲明】本文來自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，僅用于學(xué)習(xí)等，對文中觀點(diǎn)判斷均保持中立，若您認(rèn)為文中來源標(biāo)注與事實(shí)不符，若有涉及版權(quán)等請告知，將及時(shí)修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！