一種含舵面偏度的舵面載荷譜編制方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種含舵面偏度的軍機舵面載荷譜的編制方法。
【背景技術】
[0002] GJB67.8A-2008中規定，載荷譜應包括可動結構或可動舵面重復操作而產生的重 復載荷。"要求在正常操作條件下，重復動作不妨礙飛機任何部分的機械運動，而且任何機 構、系統或結構的任何部分或部件應沒有損壞或有害變形。"
[0003] 由于以往的舵面載荷譜中不包含舵面偏度，因此，一般部件或全機疲勞試驗中無 法考慮舵面偏轉對結構帶來的影響。而不帶偏度的舵面鉸鏈力矩譜無法真實反映舵面作用 于機體結構的載荷大小及方向，因此不能在疲勞試驗中準確反映舵面支持結構的疲勞損傷 程度。
【發明內容】
[0004] 針對目前舵面載荷譜編制方法不能準確反映舵面支持結構的疲勞損傷程度的問 題，本發明提供一種含舵面偏度的舵面載荷譜編制方法。
[0005] 本發明采取的技術方案為一種含舵面偏度的舵面載荷譜編制方法，主要包括以下 步驟：
[0006] 步驟1:對測譜飛機進行試驗飛行，獲得實測相關飛行參數和載荷，包括高度H、馬 赫Ma、攻角α、舵面偏度δ和舵面鉸鏈力矩HM;
[0007] 步驟2:對載荷譜實測起落數據進行預處理，剔除異常數據點，并對舵面載荷或偏 度歷程數據進行峰谷濾波，壓縮數據點保留峰谷點，保留各載荷峰谷點的偏度及相關飛行 參數；
[0008] 步驟3:從外場和實測飛行起落中選擇能夠反映典型任務剖面機動情況的起落作 為代表起落；
[0009] 步驟4:根據任務剖面的比例，隨機抽取任務剖面及代表起落，并在起落之間插入 起飛/著陸載荷，組合成一個壽命周期的含舵面偏轉信息的飛-續-飛隨機舵面譜。
[0010] 進一步地，上述步驟3、步驟4之間還有對代表起落的舵面偏度數據進行濾波，然后 將濾波后的舵面偏度峰谷點依據步驟2的結果對應得到相應載荷狀態，并給出該載荷狀態 的鉸鏈力矩值的步驟。
[0011] 有益技術效果：
[0012] 1)能夠真實反映飛機的舵面實際使用情況；
[0013] 2)由舵面偏度可以反映舵面支反力的方向，因此舵面譜具有方向性；
[0014] 3)用于后續飛機全機或部件疲勞試驗時，能準確反映舵面支持結構受載情況，使 得試驗結果更準確。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本編譜方法的邏輯框圖；
[0016] 圖2是實測襟翼偏度與鉸鏈力矩；
[0017]圖3是實測內側副翼偏度與鉸鏈力矩；
[0018]圖4是實測外側副翼偏度與鉸鏈力矩；
[0019] 圖5是一個代表起落濾波后的襟翼偏度歷程；
[0020] 圖6是對應圖5偏度歷程的鉸鏈力矩歷程。
[0021 ]具體實施方法
[0022]本編譜方法的邏輯框圖如圖1所示，具體實施方法如下：
[0023]步驟1:獲取飛行實測數據
[0024]依據飛行大綱中的飛行科目，對某型號測譜飛機進行試驗飛行，獲得舵面實測相 關飛行參數和載荷，包括高度H、馬赫Ma、攻角α、舵面偏度δ和舵面鉸鏈力矩HM。
[0025]步驟2:實測飛參數據處理與分析
[0026]測譜飛機實測飛行累計完成起落143個，其中符合典型任務剖面的有效架次為138 個，樣本覆蓋了各典型任務剖面。
[0027] (1)襟翼實測載荷狀態統計
[0028]實測襟翼偏度與鉸鏈力矩如圖2所示，對全部有效測試數據進行處理，提取出襟翼 的鉸鏈力矩及有關飛行狀態參數歷程，包含高度H、馬赫Ma、攻角α、襟翼偏度3￡，利用多參 數組合法確定襟翼鉸鏈力矩的載荷狀態。
[0029]首先確定所選參數的取值范圍，然后將各參數等分為若干區域，將各參數的分區 個數控制在10~20個之間。
[0030] 高度H范圍：〇m到19000m;
[0031] 馬赫Ma范圍：0到2;
[0032] 襟翼偏度6￡范圍：-16。到44。。
[0033]高度分區以2000m為一級，分為10個區；馬赫數以0.2馬赫為一級，共10個區；襟翼 偏度4°為一級，共15分區。各參數詳細分區情況見表1，各參數分區的組合情況為理論上的 襟翼偏轉載荷狀態，理論上襟翼參數分區組合有1500種。
[0034] 表1襟翼參數分區
[0037]由全部實測數據統計得到各實際載荷狀態和對應的平均鉸鏈力矩如表2所示。 [0038]表2襟翼各載荷狀態的鉸鏈力矩(單位:kNm)
[0039]
[0040] (2)副翼實測載荷狀態統計
[0041] 實測內/外側副翼偏度與鉸鏈力矩如圖3-圖4所示，與處理襟翼方法一致，進行內/ 外側副翼的載荷狀態分區劃分及鉸鏈力矩的統計。相對襟翼，副翼的載荷還要考慮攻角情 況。
[0042] 高度H范圍：〇m到19000m;
[0043] 馬赫Ma范圍：0到2;
[0044] 攻角α范圍：〇°到30° ;
[0045]副翼偏度δει范圍：-20°到20° 〇
[0046]高度分區以2000m為一級，分10個區；馬赫數以0.2馬赫為一級，分10個區，攻角以 2°為一級，分15個區，副翼以2°為一級，分20個區。各參數詳細分區情況見表3,各參數分區 的組合情況為理論上的副翼偏轉載荷狀態，理論上內/外側副翼的參數分區組合達到30000 種。
[0047]表3內側(外側)副翼參數分區
[0049] 由全部實測數據統計得到各實測載荷狀態和對應的平均鉸鏈力矩，如表4、表5所 不。
[0050] 表4內側副翼各載荷狀態的鉸鏈力矩(單位:kNm)
[0052] 表5外側副翼各載荷狀態的鉸鏈力矩(單位:kNm)
[0053]
[0055] (3)起飛/著陸段舵面載荷
[0056]從實測起落中統計起飛和著陸段各舵面的偏轉歷程和鉸鏈力矩H M，結果見表6-表8 〇
[0057]表6襟翼起飛/著陸載荷
[0058]
[0059] 表7左副翼起飛/著陸載荷
[0062] 表8右副翼起飛/著陸載荷
[0063]
[0064] 步驟3:選擇代表起落及載荷狀態劃分
[0065]某型飛機截止2009年底外場飛行數據共15076起落。從外場飛行和載荷譜實測起 落中選擇能夠反映典型任務剖面機動情況的起落作為代表起落。對于損傷較大、機動動作 復雜的任務剖面，為了充分反映部隊實際飛行的差異性，一般選擇多個代表起落，對于損傷 很小、機動較少的任務剖面，可只選定一個代表起落。選擇代表起落時，主要關注兩點:一是 代表起落的機動動作與大綱要求吻合;二是代表起落損傷接近該任務剖面平均損傷值。 [0066]外場飛行沒有加裝載荷測試設備，因此代表起落的舵面載荷歷程需通過步驟2中 載荷狀態分區統計結果確定。
[0067]步驟4:編制飛-續-飛隨機舵面譜
[0068]根據一個壽命周期的任務剖面起落比例，隨機抽取任務剖面及代表起落。
[0069]以襟翼為例。
[0070] 對代表起落的襟翼偏度數據進行濾波，然后將濾波的峰谷點按照具體實施方法步 驟2(1)節中方法劃分到相應的載荷狀態，參照表2給出此載荷狀態的襟翼鉸鏈力矩。
[0071] 圖5示意了某任務剖面一個代表起落的襟翼偏度歷程，圖6給出對應的襟翼鉸鏈力 矩。
[0072] 同理可以得到其他任務剖面各代表起落的偏度及鉸鏈力矩歷程。
[0073] 副翼載荷歷程的確定采用同樣的方法。
[0074] 在起落之間插入起飛/著陸載荷，組合成一個壽命周期的含舵面偏轉信息的飛- 續-飛隨機舵面譜。本方法基于載荷譜實測數據統計分析，給出一種考慮舵面偏度的軍機舵 面疲勞載荷譜編制方法，能更準確地反映舵面支持結構的受載情況。
【主權項】
1. 一種含舵面偏度的舵面載荷譜編制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:對測譜飛機進行試驗飛行，獲得實測相關飛行參數和載荷，包括高度Η、馬赫 Ma、攻角α、舵面偏度δ和舵面鉸鏈力矩ΗΜ; 步驟2:對載荷譜實測起落數據進行預處理，剔除異常數據點，并對舵面載荷或偏度歷 程數據進行峰谷濾波，壓縮數據點保留峰谷點，保留各載荷峰谷點的偏度及相關飛行參數； 步驟3:從外場和實測飛行起落中選擇能夠反映典型任務剖面機動情況的起落作為代 表起落； 步驟4:根據任務剖面的比例，隨機抽取任務剖面及代表起落，并在起落之間插入起飛/ 著陸載荷，組合成一個壽命周期的含舵面偏轉信息的飛-續-飛隨機舵面譜。2. 根據你權利要求1所述的含舵面偏度的舵面載荷譜編制方法，其特征在于:步驟3、步 驟4之間還有對代表起落的舵面偏度數據進行濾波，然后將濾波后的舵面偏度峰谷點依據 步驟2的結果對應得到相應載荷狀態，并給出該載荷狀態的鉸鏈力矩值的步驟。
【專利摘要】本發明涉及一種含舵面偏度的軍機舵面載荷譜的編制方法，包括以下步驟：步驟1：對測譜飛機進行試驗飛行，獲得實測相關飛行參數和載荷；步驟2：對載荷譜實測起落數據進行預處理，剔除異常數據點；步驟3：從外場和實測飛行起落中選擇能夠反映典型任務剖面機動情況的起落作為代表起落；步驟4：根據任務剖面的比例，隨機抽取任務剖面及代表起落，并在起落之間插入起飛/著陸載荷，組合成一個壽命周期的含舵面偏轉信息的飛-續-飛隨機舵面譜。本發明能夠真實反映飛機的舵面實際使用情況；由舵面偏度可以反映舵面支反力的方向；能準確反映舵面支持結構受載情況，使得試驗結果更準確。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105550446
【申請號】CN201510931550
【發明人】王勇軍, 蔡志軍, 董江, 劉小冬, 張立新, 葉建飛
【申請人】中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月14日