軟件介紹

軟件名稱：飛機氣動彈性綜合分析系統(tǒng)

簡稱：SKY-AERO

軟件特色

本軟件的特色是能夠對亞、跨、超、高超聲速飛行器進行空氣動力學、氣動載荷和結構強度耦合計算。結合風洞試驗和試飛數(shù)據(jù)進行修正，快速、準確、可靠的給出氣動彈性飛行載荷的估計結果。本軟件是北京瑞達天潤科技有限公司結合國內航空工業(yè)領域工程實踐，自主研發(fā)的多速域氣動彈性飛行載荷仿真分析和設計軟件。是當貼近航空工業(yè)實踐的*、可靠的彈性飛行載荷解決方案。

系統(tǒng)需求

本軟件適用系統(tǒng)：Windows7、Windows XP、Windows Server 2008。

安裝和運行方法

安裝方法：

將安裝光盤插入光驅中，能自動運行的系統(tǒng)即可自動彈出下圖所示的安裝界面，或者雙擊光盤根目錄的“setup.exe” ，彈出該界面。在安裝界面中，點擊對應的軟件，即可進行安裝。

安裝部署前必須確認相關運行環(huán)境：

1) Oracle 10g

2) Microsoft .NET Framework 1.1 語言包

3) JDK1.6.0

4) tomcat6.0

本軟件安裝界面如下：

圖 1本軟件安裝界面

運行方法：

本軟件可以通過以下兩種方法運行氣動：

1）通過雙擊桌面的“飛機氣動彈性綜合分析系統(tǒng)”圖標，啟動本軟件。

2）通過開始菜單：“開始→程序→SKYINVESTOR→SKY-AERO→STARTUP.EXE”啟動本軟件。

圖 2本軟件啟動界面

軟件功能

本軟件的功能包括：

A 氣動彈性數(shù)據(jù)處理功能

氣動試驗數(shù)據(jù)處理是進行精確飛行載荷設計的保證，在詳細設計階段需要大量的氣動試驗數(shù)據(jù)作為支撐，其中包括全機測壓、全機測力以及部件測力等風洞試驗數(shù)據(jù)，這些龐大的數(shù)據(jù)需要進行綜合的分析與處理，達到測壓、測力數(shù)據(jù)的協(xié)調、數(shù)據(jù)與計算模型的匹配。

試驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是將測壓試驗數(shù)據(jù)插值到載荷計算模型網(wǎng)格中，并將測壓試驗數(shù)據(jù)與測力試驗數(shù)據(jù)相協(xié)調，供后續(xù)載荷計算使用。

全機測力試驗是為了確定全機的氣動力特性，部件測力試驗是為了確定各部件氣動載荷和作用點，全機測壓試驗則是為了確定全機的壓力分布。由于各種試驗的模型、支撐方式和測試方法等都有所不同，通過測壓數(shù)據(jù)積分得到的全機氣動特性與全機測力結果是有一定差別的。在飛機的飛行載荷計算中，嚴重載荷計算狀態(tài)來自飛機的機動過程計算，使用的是全機測力試驗數(shù)據(jù)，而全機平衡載荷又是根據(jù)與嚴重載荷計算狀態(tài)相匹配的全機氣動載荷分布計算得到的，使用的是全機測壓試驗數(shù)據(jù)。如不進行兩套數(shù)據(jù)的協(xié)調和匹配，所得到的嚴重載荷計算狀態(tài)和所需要的全機載荷就會不一致。這就需要將測壓數(shù)據(jù)與測力數(shù)據(jù)進行協(xié)調，使測壓積分結果與測力試驗結果一致，最后形成一套協(xié)調后的氣動力數(shù)據(jù)，供飛行載荷計算和分析使用。

其過程如下：

啟動試驗數(shù)據(jù)處理軟件：WTPS，填寫用戶賬號及口令，選擇機型并登陸。

點擊“管理→飛機型號管理”，進入飛機型號管理界面。

在左側飛機種類文本框中右擊，選擇“新建”，建好新機型后，需關閉數(shù)據(jù)庫，重新登陸，登陸時選擇新建的機型。在飛機類型管理全機參數(shù)設定中中對新建機型進行飛機基本參數(shù)進行填寫。

在預處理中依次讀入測壓點坐標數(shù)據(jù)、插入機身部件壓力點、讀分區(qū)網(wǎng)格坐標數(shù)據(jù)、讀入網(wǎng)格x偏移數(shù)據(jù)、讀入試驗測壓Cp數(shù)據(jù)、讀入試驗測力數(shù)據(jù)。其過程可參閱第四章軟件使用→試驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)部分。

讀入測壓數(shù)據(jù)后，選擇“數(shù)據(jù)處理”主菜單下的“修改壓力值”子菜單，彈出“查詢狀態(tài)數(shù)據(jù)”窗體。

根據(jù)狀態(tài)參數(shù)條件篩選出所需要修改壓力值的狀態(tài)，點擊“確定”后彈出圖形控制界面。

對于翼面部件，可以查詢多個狀態(tài)或多個剖面數(shù)據(jù)進行比較。

對于機身部件只能查詢單個狀態(tài)或者單個剖面的圖形。圖形中帶箭頭的藍色線段長度表示該點的壓力值，箭頭方向表示壓力的方向（箭頭向內表示壓力，向外表示吸力），圖形中紅色圖形表示機身部件的剖面局部y-z坐標圖。

只對未做一級處理的狀態(tài)作積分處理,即測壓試驗數(shù)據(jù)插值到氣動計算網(wǎng)格上，并將網(wǎng)格上的壓力分布進行積分處理。

只對未做二級處理A操作的狀態(tài)做二級處理A操作，即對相應狀態(tài)的部件測力數(shù)據(jù)與測壓數(shù)據(jù)進行協(xié)調，并保持協(xié)調后數(shù)據(jù)不變的基礎上，對相應狀態(tài)的全機測力數(shù)據(jù)與測壓數(shù)據(jù)進行再次協(xié)調。

通過“積分曲線查詢”可以查看積分結果，通過顯示網(wǎng)格壓力可以將協(xié)調前后的壓力系數(shù)進行對比分析。

下面給出了某典型剖面協(xié)調前后的壓力分布對比。

根據(jù)載荷設計需要，篩選所需狀態(tài)，導出壓力分布數(shù)據(jù)，一般包括三個文件： 氣動網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件、導出數(shù)據(jù)狀態(tài)列表和壓力系數(shù)文件。

B 靜氣彈分析功能

靜氣動彈性分析是飛機氣動彈性力特性和彈性載荷分析的基礎，主要分析飛行過程中彈性變形對氣動特性的影響和載荷的重新分布。本軟件的靜氣彈分析模塊具備配平系統(tǒng)和飛行載荷靜態(tài)氣動彈性分析功能。

啟動平衡載荷分析軟件，界面如下圖所示：

右側界面為參數(shù)配置區(qū)，根據(jù)計算狀態(tài)填寫馬赫數(shù)、速壓，選擇彈性模型，

在自由度配置區(qū)，根據(jù)本輪計算，需要對五個自由度進行配平計算，因此全部為選中狀態(tài)。

控制面區(qū)中列出計算狀態(tài)控制參數(shù)，每個控制參數(shù)的屬性配置項，可選擇“FIX”“FREE”“LINK”“NONE”四種情況。

在修改文件區(qū)，為文本輸入框，可對生成的bdf文件進行文本輸入，本算例中文本包括推力項和阻力項。點擊保存后，在左側產生一個實例，將所需分析的M數(shù)及每個M數(shù)下的速壓分別生成不同的.bdf文件,并點擊運行生成不同的.f06文件，如下圖所示。

完成多個實例填寫后，點擊左下角“運行”，彈出運行控制對話框。

在運行控制對話框中，選擇要運行的實例號，點擊“運行”，則軟件調用預先配置好路徑的Nastran程序進行靜氣動彈性計算。

計算完成后，進入F06設計模塊,點擊全選框,選中所有.f06文件。選擇速壓單位，給出速壓單位轉換系數(shù)，選擇分析條件（有支持或無支持）；選取所要分析的氣動力導數(shù)并給出相應名稱，點擊圖形預覽即可查看當前所選氣動力導數(shù)彈性修正曲線。

下面給出部分修正系數(shù)曲線：

C 機動過程仿真分析功能

機動過程仿真分析是飛行載荷設計的重要依據(jù)，本軟件對于軍機或民機可分別根據(jù)飛機結構強度規(guī)范（標）和中國民用航空規(guī)章第25部（CCAR-25-R4）進行機動動作的仿真分析，并從中篩選出嚴重載荷設計情況以及相應計算狀態(tài)參數(shù)。

機動仿真模型的建立包括：基本參數(shù)建模、控制律建模和氣動力建模。

啟動機動仿真軟件，將首先出現(xiàn)軟件主界面。主界面包括標題欄、菜單欄、工具欄和主畫面等。界面如下圖所示：

從輪的模型中選擇一個模型做為模板進行編輯更新氣動、重量和計算初始點信息。

一）一般信息

“一般信息”可以更新一下數(shù)據(jù)使用情況，也可不填寫。

二）包線

包線模塊沒有更新。

三）構造信息

“構造信息”更新氣動參考量。

四）質量管理

質量管理待其他模塊完成后，按初步設計階段的重量狀態(tài)更新數(shù)據(jù)。

五）推進模塊管理

推進模塊更新發(fā)動機推力信息。

六）飛控模塊

飛控模塊仍然是硬連接形式，更新舵面偏轉限制規(guī)律和偏轉速率。

七）氣動力建模

氣動模塊基本框架不變，更新氣動力數(shù)據(jù)。

八）初始點設置

按照飛機的不同高度對應的特征速度更新計算初始點。

九）其他仿真模型的構建

在個機動仿真模型構建后，可以此為模板，通過拷貝模型，修改重量信息和計算初始點來創(chuàng)建其他模型，在初步設計階段，針對提供的重量文件，考慮標準航程型和增大航程型可能出現(xiàn)的重量和高度的組合狀態(tài)，共確定了共有112個。其中基本航程型54個，增大航程型58個。