一种含舵面偏度的舵面载荷谱编制方法

摘要

本发明涉及一种含舵面偏度的军机舵面载荷谱的编制方法，包括以下步骤：步骤1：对测谱飞机进行试验飞行，获得实测相关飞行参数和载荷；步骤2：对载荷谱实测起落数据进行预处理，剔除异常数据点；步骤3：从外场和实测飞行起落中选择能够反映典型任务剖面机动情况的起落作为代表起落；步骤4：根据任务剖面的比例，随机抽取任务剖面及代表起落，并在起落之间插入起飞/着陆载荷，组合成一个寿命周期的含舵面偏转信息的飞-续-飞随机舵面谱。本发明能够真实反映飞机的舵面实际使用情况；由舵面偏度可以反映舵面支反力的方向；能准确反映舵面支持结构受载情况，使得试验结果更准确。

说明书

技术领域

本发明涉及一种含舵面偏度的军机舵面载荷谱的编制方法。

背景技术

GJB67.8A-2008中规定，载荷谱应包括可动结构或可动舵面重复操作而产生 的重复载荷。“要求在正常操作条件下，重复动作不妨碍飞机任何部分的机械运 动，而且任何机构、系统或结构的任何部分或部件应没有损坏或有害变形。”

由于以往的舵面载荷谱中不包含舵面偏度，因此，一般部件或全机疲劳试 验中无法考虑舵面偏转对结构带来的影响。而不带偏度的舵面铰链力矩谱无法 真实反映舵面作用于机体结构的载荷大小及方向，因此不能在疲劳试验中准确 反映舵面支持结构的疲劳损伤程度。

发明内容

针对目前舵面载荷谱编制方法不能准确反映舵面支持结构的疲劳损伤程度 的问题，本发明提供一种含舵面偏度的舵面载荷谱编制方法。

本发明采取的技术方案为一种含舵面偏度的舵面载荷谱编制方法，主要包 括以下步骤：

步骤1：对测谱飞机进行试验飞行，获得实测相关飞行参数和载荷，包括高 度Η、马赫Ma、攻角α、舵面偏度δ和舵面铰链力矩HM；

步骤2：对载荷谱实测起落数据进行预处理，剔除异常数据点，并对舵面载 荷或偏度历程数据进行峰谷滤波，压缩数据点保留峰谷点，保留各载荷峰谷点 的偏度及相关飞行参数；

步骤3：从外场和实测飞行起落中选择能够反映典型任务剖面机动情况的起 落作为代表起落；

步骤4：根据任务剖面的比例，随机抽取任务剖面及代表起落，并在起落之 间插入起飞/着陆载荷，组合成一个寿命周期的含舵面偏转信息的飞-续-飞随机 舵面谱。

进一步地，上述步骤3、步骤4之间还有对代表起落的舵面偏度数据进行滤 波，然后将滤波后的舵面偏度峰谷点依据步骤2的结果对应得到相应载荷状态， 并给出该载荷状态的铰链力矩值的步骤。

有益技术效果：

1)能够真实反映飞机的舵面实际使用情况；

2)由舵面偏度可以反映舵面支反力的方向，因此舵面谱具有方向性；

3)用于后续飞机全机或部件疲劳试验时，能准确反映舵面支持结构受载情 况，使得试验结果更准确。

附图说明

图1是本编谱方法的逻辑框图；

图2是实测襟翼偏度与铰链力矩；

图3是实测内侧副翼偏度与铰链力矩；

图4是实测外侧副翼偏度与铰链力矩；

图5是一个代表起落滤波后的襟翼偏度历程；

图6是对应图5偏度历程的铰链力矩历程。

具体实施方法

本编谱方法的逻辑框图如图1所示，具体实施方法如下：

步骤1：获取飞行实测数据

依据飞行大纲中的飞行科目，对某型号测谱飞机进行试验飞行，获得舵面 实测相关飞行参数和载荷，包括高度Η、马赫Ma、攻角α、舵面偏度δ和舵面铰 链力矩HM。

步骤2：实测飞参数据处理与分析

测谱飞机实测飞行累计完成起落143个，其中符合典型任务剖面的有效架次 为138个，样本覆盖了各典型任务剖面。

(1)襟翼实测载荷状态统计

实测襟翼偏度与铰链力矩如图2所示，对全部有效测试数据进行处理，提取 出襟翼的铰链力矩及有关飞行状态参数历程，包含高度Η、马赫Ma、攻角α、 襟翼偏度δ_f，利用多参数组合法确定襟翼铰链力矩的载荷状态。

首先确定所选参数的取值范围，然后将各参数等分为若干区域，将各参数 的分区个数控制在10～20个之间。

高度Η范围：0m到19000m；

马赫Ma范围：0到2；

襟翼偏度δ_f范围：-16°到44°。

高度分区以2000m为一级，分为10个区；马赫数以0.2马赫为一级，共10个 区；襟翼偏度4°为一级，共15分区。各参数详细分区情况见表1，各参数分区的 组合情况为理论上的襟翼偏转载荷状态，理论上襟翼参数分区组合有1500种。

表1襟翼参数分区

由全部实测数据统计得到各实际载荷状态和对应的平均铰链力矩如表2所 示。

表2襟翼各载荷状态的铰链力矩(单位：kNm)

(2)副翼实测载荷状态统计

实测内/外侧副翼偏度与铰链力矩如图3-图4所示，与处理襟翼方法一致，进 行内/外侧副翼的载荷状态分区划分及铰链力矩的统计。相对襟翼，副翼的载荷 还要考虑攻角情况。

高度Η范围：0m到19000m；

马赫Ma范围：0到2；

攻角α范围：0°到30°；

副翼偏度δa范围：-20°到20°。

高度分区以2000m为一级，分10个区；马赫数以0.2马赫为一级，分10个区， 攻角以2°为一级，分15个区，副翼以2°为一级，分20个区。各参数详细分区情 况见表3，各参数分区的组合情况为理论上的副翼偏转载荷状态，理论上内/外侧 副翼的参数分区组合达到30000种。

表3内侧(外侧)副翼参数分区

分区号 高度H(m) 马赫Ma 攻角α(°) 副翼偏度δ_a(°) 1 (0，1000) (0，0.2) (0，2) (-20，-18) 2 (1000，3000) (0.2，0.4) (2，4) (-18，-16) 3 (3000，5000) (0.4，0.6) (4，6) (-16，-14) 4 (5000，7000) (0.6，0.8) (6，8) (-14，-12) 5 (7000，9000) (0.8，1) (8，10) (-12，-10) 6 (9000，11000) (1，1.2) (10，12) (-10，-8) 7 (11000，13000) (1.2，1.4) (12，14) (-8，-6) 8 (13000，15000) (1.4，1.6) (14，16) (-6，-4) 9 (15000，17000) (1.6，1.8) (16，18) (-4，-2) 10 (17000，19000) (1.8，2) (18，20) (-2，0) 11 (20，22) (0，2) 12 (22，24) (2，4) 13 (24，26) (4，6) 14 (26，28) (6，8) 15 (28，30) (8，10) 16 (10，12) 17 (12，14) 18 (14，16) 19 (16，18) 20 (18，20)

由全部实测数据统计得到各实测载荷状态和对应的平均铰链力矩，如表4、 表5所示。

表4内侧副翼各载荷状态的铰链力矩(单位：kNm)

表5外侧副翼各载荷状态的铰链力矩(单位：kNm)

(3)起飞/着陆段舵面载荷

从实测起落中统计起飞和着陆段各舵面的偏转历程和铰链力矩ΗΜ，结果见 表6-表8。

表6襟翼起飞/着陆载荷

表7左副翼起飞/着陆载荷

表8右副翼起飞/着陆载荷

步骤3：选择代表起落及载荷状态划分

某型飞机截止2009年底外场飞行数据共15076起落。从外场飞行和载荷谱实 测起落中选择能够反映典型任务剖面机动情况的起落作为代表起落。对于损伤 较大、机动动作复杂的任务剖面，为了充分反映部队实际飞行的差异性，一般 选择多个代表起落，对于损伤很小、机动较少的任务剖面，可只选定一个代表 起落。选择代表起落时，主要关注两点：一是代表起落的机动动作与大纲要求 吻合；二是代表起落损伤接近该任务剖面平均损伤值。

外场飞行没有加装载荷测试设备，因此代表起落的舵面载荷历程需通过步 骤2中载荷状态分区统计结果确定。

步骤4：编制飞-续-飞随机舵面谱

根据一个寿命周期的任务剖面起落比例，随机抽取任务剖面及代表起落。

以襟翼为例。

对代表起落的襟翼偏度数据进行滤波，然后将滤波的峰谷点按照具体实施 方法步骤2(1)节中方法划分到相应的载荷状态，参照表2给出此载荷状态的襟 翼铰链力矩。

图5示意了某任务剖面一个代表起落的襟翼偏度历程，图6给出对应的襟翼 铰链力矩。

同理可以得到其他任务剖面各代表起落的偏度及铰链力矩历程。

副翼载荷历程的确定采用同样的方法。

在起落之间插入起飞/着陆载荷，组合成一个寿命周期的含舵面偏转信息的 飞-续-飞随机舵面谱。本方法基于载荷谱实测数据统计分析，给出一种考虑舵 面偏度的军机舵面疲劳载荷谱编制方法，能更准确地反映舵面支持结构的受载 情况。