一种飞机降落拦阻全过程性能联合仿真方法与流程

1.本技术属于仿真设计领域，具体涉及一种飞机降落拦阻全过程性能联合仿真方法。


背景技术：

2.舰载机着舰是一个十分复杂的过程，当前舰载无人机着舰采用全自动着舰模态，根据系统的自动化程度高低分为四种工作模态，模态ⅰ：全自动飞行触舰，飞行员不操纵。模态ⅰa：在模态ⅰ的基础上飞行员在着舰过程中接杆完成触舰。模态ⅱ：指引操纵飞行，飞行员依据下滑道偏差指令操纵飞机触舰。模态ⅲ：飞行员依据来自母舰的语音操纵指令操纵飞机飞行，最后看灯触舰。着舰过程涉及飞机舰船通信、飞行员操纵、舵面执行指令、飞机飞行性能等众多因素，对于这一复杂着舰过程的模拟目前并没有明确的仿真流程。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本技术提供一种飞机降落拦阻全过程性能联合仿真方法，通过分阶段建立空中引导下滑段的1维mtalab模型和触舰后的机舰3维刚柔耦合有限元模型，通过数据交互实现联合仿真，用于评估飞机着舰全过程的落点散布，给出不同着舰工况下的钩索成功率结果。
4.本技术提供了一种飞机降落拦阻全过程性能联合仿真方法，主要包括：
5.步骤s1、初始化飞机速度、位置、姿态、气动力及发动机推力，获得初始化飞行参数；
6.步骤s2、基于三维飞机着舰钩索模型对所述初始化飞行参数进行三维三维动力学仿真，获得动力学仿真结果；
7.步骤s3、提取起落架、拦阻钩设定节点的载荷以及飞机重心节点对应的速度、姿态参数；
8.步骤s4、基于提取的参数，通过气动数据库和着舰状态发动机使用配平曲线，更新气动载荷和发动机载荷；
9.步骤s5、将更新后的气动载荷和发动机载荷写入计算文件；
10.步骤s6、基于计算文件的数据重新构建计算模型；
11.步骤s7、返回步骤s2，进行迭代计算。
12.优选的是，步骤s1中，通过matlab软件得到1维仿真触舰时刻的初始化飞行参数。
13.优选的是，步骤s1之后，进一步包括定义重启文件，所述重启文件记载了交互步长和仿真时间。
14.优选的是，步骤s2通过virtual fss建立三维飞机着舰钩索模型。
15.优选的是，步骤s3中，提取起落架、拦阻钩设定节点的载荷包括起落架接地点三方向载荷，拦阻钩接地点三方向载荷。
16.优选的是，步骤s3中，提取的飞机重心节点对应的速度、姿态参数包括重心处三方
向速度和角速度、飞机姿态的三个分量以及重心处三方向的气动力及气动力矩。
17.优选的是，步骤s4进一步包括通过对外载荷数据库的插值，得到新状态下的气动载荷和发动机载荷，所述对外载荷数据库是通过气动试验得到的不同飞行速度、姿态角、舵面偏转角度对应的气动载荷及发动机载荷。
18.本技术通过数据交互实现联合仿真，给出了不同着舰工况下的钩索成功率结果。
附图说明
19.图1为本技术飞机降落拦阻全过程性能联合仿真方法一优选实施例的流程图。
20.图2为接口文件内容示意图。
21.图3为重启动文件内容示意图。
22.图4为初始化状态示意图。
23.图5为提取到的姿态和载荷示意图。
24.图6为飞机更新后的气动以及推力载荷内容示意图。
25.图7为飞机更新后的状态示意图。
具体实施方式
26.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式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。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，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方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
27.本技术提供了一种飞机降落拦阻全过程性能联合仿真方法，如图1所示，主要包括：
28.步骤s1、初始化飞机速度、位置、姿态、气动力及发动机推力，获得初始化飞行参数；该步骤通过matlab软件得到1维仿真触舰时刻(t0)的飞机落点、姿态、气动力、发动机载荷，同时将以上内容写入接口文件中，此外需要定义重启动文件，重启动文件用于明确交互步长和仿真时间。
29.步骤s2、基于三维飞机着舰钩索模型对所述初始化飞行参数进行三维三维动力学仿真，获得动力学仿真结果；该步骤利用virtual fss建立三维飞机着舰钩索模型，根据接口文件的输入更新飞机位置，指定飞机速度，施加初始载荷，完成模型装配和初始化，提交进行三维动力学计算，得到三维动力学的动力学仿真结果。
30.步骤s3、提取起落架、拦阻钩设定节点的载荷以及飞机重心节点对应的速度、姿态参数；该步骤从动力学仿真结果中提取特定节点、单元数据的结果，包括：飞机速度、姿态、起落架载荷、拦阻钩载荷，其中速度6个分量(重心处3方向速度和角速度)，姿态3个分量(3方向夹角)，气动力6个分量(重心处3方向气动力和力矩)，起落架载荷3个分量(接地点3方向载荷)，拦阻钩载荷(接地点3方向载荷)。
31.步骤s4、基于提取的参数，通过气动数据库和着舰状态发动机使用配平曲线，更新
气动载荷和发动机载荷；该步骤通过一维matlab仿真读取以上仿真结果，通过对外载荷数据库的插值，得到新状态下的气动载荷和发动机载荷，更新接口文件；对外载荷数据库是通过气动试验得到的不同飞行速度、姿态角、舵面偏转角度对应的气动载荷及发动机载荷。
32.步骤s5、将更新后的气动载荷和发动机载荷写入计算文件；该步骤通过三维动力学仿真，施加新一轮载荷。
33.步骤s6、基于计算文件的数据重新构建计算模型；
34.步骤s7、返回步骤s2，进行迭代计算，迭代次数由matlab主程序控制。
35.以下通过具体实施例进一步说明。
36.根据以上描述的联合仿真方法，基于virtual fss软件编写二次开发程序，实现自动化联合仿真，具体迭代数据如下，数据单位均采用国际单位制。
37.计算初始化：初始化飞机速度、位置和姿态、气动力、发动机推力。接口文件和重启动文件如图2和图3所示。
38.三维动力学计算：利用virtual fss建立三维飞机着舰钩索模型，根据接口文件的输入初始化飞机模型参数，自动化提交进行三维动力学计算，如图4所示。
39.提取动力学仿真结果：定义动力学提取结果对象的节点号，包括起落架、拦阻钩关键节点的载荷以及重心节点对应的速度、姿态，如图5所示。
40.更新接口文件：主要是利用步骤3提取的重心速度以及飞机姿态，通过气动数据库和着舰状态发动机使用配平曲线，更新气动载荷和发动机载荷，如图6所示。
41.加载载荷：将步骤4得到的气动载荷和发动机载荷，写入计算文件中。
42.重新构建计算模型：重新构建的计算模型如图7所示。
43.提交执行计算：回到流程2，实现迭代计算。
44.本技术分阶段建立空中引导下滑段的1维mtalab模型和触舰后的机舰3维刚柔耦合有限元模型，通过数据交互实现联合仿真，最终给出不同着舰工况下的钩索成功率结果。
45.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本技术作了详尽的描述，但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。