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基于大振幅运动非定常气动力的稳定性仿真

作　者: 李琦
导　师: 黄达
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 流体力学
关键词: 大振幅振动滚转运动非定常空气动力模糊逻辑数学模型动导数仿真稳定性仿真
分类号: V211.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文以模型大振幅运动风洞试验数据为依据,研究了飞行器动态气动特性三个方面的问题。第一,对近几年来非定常空气动力建模中常用的模糊逻辑建模方法进行改进,使得建模速度更快,模型精度更高;第二,采用动导数仿真方法,获得模型绕体轴的滚转阻尼导数;第三,运用单自由度滚转运动方程,研究模型滚转稳定性。在进行非定常空气动力建模研究中,主要对模糊逻辑建模方法中的求解内部函数系数矩阵的方法进行了改进,这是模糊逻辑建模方法中的核心部分。本文采用了一种新的直接法求解内部函数的系数矩阵,首先将求解内部函数的方程简化成一线性方程组,然后采用奇异值分解法(SVD)求解线性方程组。分别采用改进前后的两种方法,对两组非定常气动力数据在不同结构下进行模糊逻辑建模并进行比较,结果表明,相对于过去采用的牛顿法,新的求解方法无论在求解速度还是在计算精度上都得到了显著提高。动导数仿真研究中采用时间平均法,对模型绕体轴的滚转阻尼导数进行了研究。着重研究模型滚转阻尼导数的正负值与模型大振幅运动滚转力矩迟滞环方向之间的关系。结果表明,滚转力矩迟滞环顺时针方向运动时,对应的滚转阻尼导数为正值,滚转力矩迟滞环逆时针方向运动时,对应的滚转阻尼导数为负值。说明大振幅运动风洞试验结果中包含了模型的动稳定特性。在上述两种研究结果的基础上,分别以非定常风洞试验获得的滚转力矩和由模型动导数计算获得的滚转力矩代入单自由度滚转运动方程,计算模型不同支撑角时飞机绕体轴做自由滚转运动时的滚转角时间历程。结果表明,两种方法在计算滚转角时间历程以及滚转阻尼导数变化规律和模型非定常空气动力的变化规律上是一致的。虽然采用这两种方法计算气动力的方法得到的时间历程有所差别,但是采用这两种方法计算结果的收敛发散特性是一致的,而且收敛发散的临界角度相差不大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-19
  1.1 引言  13-14
  1.2 研究内容  14-16
    1.2.1 改进模糊逻辑建模方法  14-15
    1.2.2 动导数仿真  15
    1.2.3 飞行稳定性仿真  15-16
  1.3 论文研究方案、目的和创新点  16-19
第二章模糊逻辑建模  19-31
  2.1 模糊逻辑建模简介  19
  2.2 模糊逻辑建模原理  19-23
    2.2.1 数据的预处理  19-20
    2.2.2 模糊逻辑输出  20
    2.2.3 内部函数的确定  20
    2.2.4 隶属函数的确定  20-22
    2.2.5 参数辨识  22-23
    2.2.6 结构辨识  23
  2.3 求解内部函数系数的直接法  23-28
    2.3.1 直接求解算法  23-25
    2.3.2 直接求解算法与牛顿梯度法的比较  25-28
  2.4 小结  28-31
第三章动导数仿真与飞行稳定性仿真原理  31-35
  3.1 动导数仿真  31-33
    3.1.1 动导数仿真简介  31
    3.1.2 滚转运动动导数的计算方法  31-33
  3.2 滚转运动的飞行稳定性仿真  33-35
    3.2.1 飞行稳定性仿真简介  33
    3.2.2 飞机单独滚转运动的飞行稳定仿真  33-35
第四章某飞机单独滚转运动的仿真计算  35-55
  4.1 大振幅振动动态试验  35-40
  4.2 单独滚转运动的滚转阻尼导数仿真  40-45
  4.3 单独滚转运动的飞行稳定性仿真  45-53
  4.4 小结  53-55
第五章结论与展望  55-56
参考文献  56-61
致谢  61-62
在学期间发表的学术论文  62

基于大振幅运动非定常气动力的稳定性仿真

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