技术领域
[0001] 本
发明涉及
风洞试验技术领域，具体涉及一种飞行器的气动力数据处理方法及气动力数据处理系统。
背景技术
[0002] 风洞试验是为了获取飞行器的气动力性能和气动
载荷数据。气动载荷数据需要经过处理，才可用于气动特性的分析，并提供给性能/操稳/飞控等专业使用。气动力数据量巨大且繁杂，因而数据后处理过程是一个枯燥、重复、耗费劳力的过程，为此我们需要一种能够快速自动后处理风洞试验数据的技术，以期快速、准确的处理大批量的气动力数据。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种飞行器的气动力数据处理方法及气动力数据处理系统，以快速、准确的处理大批量的气动力数据。
[0004] 本发明采用的技术方案是：提供一种飞行器的气动力数据处理方法，包含以下步骤：S1，按照
舵面进行分类，将各个舵面的气动数据按照高度、
马赫数、
侧滑角、舵偏建立层级关系命名，使用面向对象的思想，建立数据对象；S2，通过气动力原始数据读入模
块读取原始气动数据，建立数据结构体，并通过气动力初步分析模块对原始数据进行初步分析；S3，根据数据处理流程和方法，建立面向过程的数据计算流程；S4，通过飞行器的气动力数据处理系统生成通用化
数据库。
[0005] 优选地，所述步骤S1中面向对象的处理方法具体为，不区分具体舵偏或者构型，所有的舵偏或者构型的数据都是一样的输入和输出对象。
[0006] 优选地，所述步骤S2中对原始数据进行初步分析具体为，剔除噪点，初步确认用于计算的数据的有效性。
[0007] 优选地，所述对原始数据进行初步分析还包含补全缺省的车次数据。
[0008] 优选地，所述步骤S3中使用双向牵引的思想分析，具体为：S31，根据现有数据推导得到可知的数据；S32，根据需求数据推导出需要的需知的数据；S33，在可知数据中获得需知的数据；S34，根据前3步建立数据处理的流程和方法。
[0009] 优选地，所述步骤S3中面向过程的数据计算流程具体为：在程序中建立标准的关键词和关键词对应的计算函数，通过关键词将所述数据处理流程和方法表达出来，建立计算输入文件。
[0010] 优选地，所述步骤S4中数据库的生成采用通用化数据管理，以构型为
节点，按飞机型号建立通用化数据库。
[0011] 优选地，所述步骤S4中通用化的数据调用工具库指通过正向检索、反向插值的方法建立的函数库；具体为，“正向检索”是根据输入变量顺序，正向检索第一级输入变量在对应变量序列中最近的两个值，然后在这两个值对应的下一级变量序列中检索距当前层变量最近的两个指，依次类推，直至最后一层；“反向插值”指的是根据“正向检索”的结果，从最后一级开始插值，插值出上一层的结果，以输出的结果插值出在上一层的结果，直至最后需要的结果。
[0012] 本发明还提供了一种飞行器的气动力数据处理系统，其特征在于：包含气动力原始数据读入模块，用于读入风洞试验单位输出的原始数据；气动力初步分析模块，用于查看并图形化显示所述风洞试验的原始数据；气动力数据处理设计模块，用于设计并输入处理计算公式；气动力数据计算模块，根据读入的原始数据及设计输入的处理计算公式计算，并将结果存储到数据库中；气动力详细分析模块，调用数据库中的数据，对试验结果进行深入分析；气动力调用模块，针对不同专业的需求，设计不同的计算工具，供各专业使用；界面模块，用于对以上模块进行封装，提供界面，便于工作人员使用。
[0013] 优选地，所述气动力详细分析模块对试验结果的深入分析具体为，绘制不同构型下的气动力曲线，详细对比分析不同构型下的气动力数据、升力曲线、阻力曲线和极曲线。
[0014] 本发明的有益效果在于：现有风洞试验数据的处理采用分散的小程序，对每一个自数据块进行分别处理，再进行拼接，耗费精力，出错率高。而本发明可以自主、高效、快速的进行数据处理，减轻后处理的负担，且出错率低，同时，建立计算流程工作在不同阶段的数据处理中可以复用，节约很多的工作时间，避免不同处理方法带来的误差引入。
附图说明
[0015] 图1是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的
流程图。
[0016] 图2是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的通用化的数据结构示意图。
[0017] 图3是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的舵面气动力数据原始结构示意图。
[0018] 图4是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的输出数据计算表达式。
[0019] 图5是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的升力系数计算表达公式。
[0020] 图6是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的“正向检索”示例。
[0021] 图7是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的“反向插值”示例。
[0022] 图8是本发明的一种飞行器的气动力数据处理方法的Operate处理流程图。
具体实施方式
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 本实施例中所述的构型是指飞机几何外形的主要特征及飞机各种装载布置方案的总称。通常区分飞机构型主要是指根据部件的外形、数量和相对位置：
尾翼的数目及其与机翼、
机身的相对位置；机翼的平面形状及其在机身上的安装位置；
发动机(进气道)数目和安装位置；
起落架的型式和收放位置。
[0026] 如图1至图8所示，一种飞行器的气动力数据处理方法，包含以下步骤：S1，按照舵面进行分类，将各个舵面的气动数据按照高度、马赫数、侧滑角、舵偏建立层级关系命名，使用面向对象的思想，建立数据对象。
[0027] 风洞试验方按照
软件要求的格式提供风洞试验数据(如图2)，然后使用气动力数据读入模块读入原始数据，生成层级的数据结构，建立不同构型的数据节点，使用面向对象的思想，组建原始数据的通用化气动力数据库(如图3)。
[0028] S2，通过气动力原始数据读入模块读取原始气动数据，建立数据结构体，并通过气动力初步分析模块对原始数据进行初步分析。
[0029] 对原始数据进行初步分析，使用初步分析模块，显示原始气动力数据，对比分析不同状态下的数据，处理方式：1)补全车次(如：侧滑角试验试验数据只有正的侧滑角数据，负的侧滑角需要通过镜像操作来获得，例子：(侧滑角为5°、迎角为0°时的气动力数据为[0.2 0.02 0.002 -0.002 -0.002 0.002])，可以得到侧滑角为-5°、迎角为0°时气动力数据为[0.2 0.02 0.002 0.002 0.002 -0.002])；2)部分迎角的插值运算(如：对于舵面偏转的试验，迎角序列较疏，需要通过插值加密)。通过初步分析后，形成新的风洞试验数据库。
[0030] S3，根据数据处理流程和方法，建立面向过程的数据计算流程。
[0031] 使用“双向牵引”的思想，建立数据处理链，并用使用软件中定义的特征词，定义出数据处理方式。首先，根据原有的气动数据，分解出不同构型下的基本量、增量、修正系数，并用关键词表达出来(正向牵引)。然后，根据输出数据的计算表达方式(图4)，使用关键词表达出来(反向牵引)。最后将表达结果用xml文件写出。
[0032] S4，通过飞行器的气动力数据处理系统生成通用化数据库，供各专业使用，并提供相应的数据调用工具库。
[0033] 使用气动力数据处理设计模块读入xml文件，调用气动力数据计算模块，依据xml输入的气动力数据处理流程，计算出所需输出的气动力数据(计算流程举例：如图5中，计算升降舵偏转的增量dElevator，运算符Operta(1)中operate＝‘-’，变量名aeroName＝‘j_Elevator’，路径source＝‘path/j_Elevator’，运算符Operta(2)中operate＝‘-’，变量名aeroName＝‘d_Elevator’，路径source＝‘path/d_Elevator’。在实际运算中，程序会自动实现d_Elevator减去j_Elevator的数据，差值就是dElevator)，并组建通用化的结果输出数据库。
[0034] 数据详细分析方法。调用数据库详细分析模块，可以绘制不同构型下的气动力曲线，详细对比分析不同构型下的气动力数据、升力曲线、阻力曲线和极曲线。
[0035] 数据结构使用方法。在气动力调用模块中，给用户提供了气动力计算工具，用户可以得到某一状态点的气动力参数。通过“正向检索、反向插值”方法计算(图5、6)。“正向检索”：按照变量层级关系，由上至下，逐级检索。假设需要计算副翼的气动效率(速度Ma、副翼偏转deflection、侧滑角beta，不同迎角对应的升力系数)。1>检索Ma序列，首先找到Ma1和Ma2，Ma1小于Ma，Ma2大于Ma；2>索Ma1和Ma2下对应的副翼偏转deflection，检索到deflection1、deflection2、deflection3和deflection4；3>依次类推，直至最后一层。“反向检索”：按照变量层级关系，由下至上，逐级插值。同样以副翼的气动力效率为例。1>首先插值出不同beta对应的气动力数据；2>根据beta1、beta2插值出deflection1对应的气动力数据，根据beta3、beta4插值出deflection2对应的气动力数据，…；3>根据deflection1、deflection2插值出Ma1对应的数据，…；4>依次类推，直至插值出所需的气动力数据。
[0036] 界面模块。主要是对以上功能的封装，便于对于程序设计不是很熟悉的人员使用。
[0037] 在本实施例中，所述步骤S1中面向对象的处理方法具体为，对于某个飞机型号，风洞试验数据的结果是关于构型、高度、Ma、侧滑角、迎角、舵偏的组合数据，输出数据为升力、阻力、侧向力、
俯仰力矩、
偏航力矩、
滚转力矩，因而，可以建立数据处理对象，而不区分具体舵偏或者构型，这样，所有的舵偏或者构型的数据都是一样的输入和输出对象。
[0038] 在本实施例中，所述步骤S2中对原始数据进行初步分析具体为，剔除噪点，初步确认用于计算的数据的有效性。
[0039] 在本实施例中，所述对原始数据进行初步分析还包含补全缺省的车次数据(如：插值出所需要的迎角和侧滑角下的气动力数据)。
[0040] 在本实施例中，所述步骤S3中使用双向牵引的思想分析，具体为：S31，根据现有数据推导得到可知的数据；S32，根据需求数据推导出需要的需知的数据；S33，在可知数据中获得需知的数据；S34，根据前3步建立数据处理的流程和方法。
[0041] 在本实施例中，所述步骤S3中面向过程的数据计算流程具体为：在程序中建立标准的关键词和关键词对应的计算函数，通过关键词将所述数据处理流程和方法表达出来，建立计算输入文件。
[0042] 在本实施例中，所述步骤S4中数据库的生成采用通用化数据管理，以构型(带起落架、不带起落架、挂载等)为节点，按飞机型号建立通用化数据库。
[0043] 在本实施例中，所述步骤S4中通用化的数据调用工具库指通过正向检索、反向插值的方法建立的函数库。具体为，“正向检索”是根据输入变量顺序(高度、Ma、侧滑角、迎角等)，正向检索第一级输入变量(如高度)在对应变量序列中最近的两个值，然后在这两个值对应的下一级(如Ma)变量序列中检索距当前层变量最近的两个指，依次类推，直至最后一层；“反向插值”指的是根据“正向检索”的结果，从最后一级开始插值，插值出上一层的结果，以输出的结果插值出在上一层的结果，直至最后需要的结果。
[0044] 一种飞行器的气动力数据处理系统，包含气动力原始数据读入模块，用于读入风洞试验单位输出的原始数据；气动力初步分析模块，用于查看并图形化显示所述风洞试验的原始数据；气动力数据处理设计模块，用于设计并输入处理计算公式；气动力数据计算模块，根据读入的原始数据及设计输入的处理计算公式计算，并将结果存储到数据库中；气动力详细分析模块，调用数据库中的数据，对试验结果进行深入分析；气动力调用模块，针对不同专业的需求，设计不同的计算工具，供各专业使用；界面模块，用于对以上模块进行封装，提供界面，便于工作人员使用。
[0045] 在本实施例中，所述气动力详细分析模块对试验结果的深入分析具体为，绘制不同构型下的气动力曲线，详细对比分析不同构型下的气动力数据、升力系数、阻力系数和极曲线。
[0046] 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。
