一种确定前三点式飞机地面滑跑抗侧风能力的方法与流程

本技术属于飞机操纵性与稳定性设计领域，特别涉及一种确定前三点式飞机地面滑跑抗侧风能力的方法。

背景技术：

1、飞机在首飞前，需要开展地面滑跑试验，验证飞机的性能以及系统的功能等要素是否良好。在地面开展滑跑试验时，常常会遭遇侧风，因此需要评估侧风对飞机的影响。

2、一般而言，滑跑阶段遭遇侧风时，气动力、支反力、摩擦力等均会发生变化。侧风会改变飞机的气动力特性，同时飞机在地面受到支反力和地面摩擦力影响，当风速达到一定程度时，有可能发生倾倒、偏转等现象，导致飞机翼尖触地、冲出跑道等不安全事故发生，因此，需要评估飞机在地面滑跑阶段的抗侧风能力，来确定在当前风速下飞机是否能够在地面沿着跑道中心线滑跑，从而保障飞机安全。

3、因此，亟需一种技术方案来克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供了一种确定前三点式飞机地面滑跑抗侧风能力的方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

2、本技术的技术方案是：

3、一种确定前三点式飞机地面滑跑抗侧风能力的方法，包括：

4、步骤s1、对飞机地面滑跑阶段进行受力分析与建模，构建平衡方程；

5、步骤s2、确定各个平衡方程中的未知数；

6、步骤s3、根据飞机地面滑跑阶段的不同工况，对部分未知数进行赋值，变为已知量，使得未知数与平衡方程数相等；

7、步骤s4、求解平衡方程，判断求解结果是否满足预设条件，若是，则飞机具备抵抗当前侧风风速的能力，否则，减小侧风风速值重新求解平衡方程，直至获取满足预设条件的求解结果。

8、在本技术的至少一个实施例中，步骤s1中，对飞机地面滑跑阶段进行受力分析与建模，构建平衡方程，包括：

9、在飞机地面滑跑阶段，满足法向力平衡与纵向力矩平衡，构建法向力平衡方程、纵向力矩平衡方程；

10、在飞机地面滑跑阶段，使得飞机不发生侧向移动，则满足侧向力平衡，构建侧向力平衡方程；

11、在飞机地面滑跑阶段，使得飞机不出现偏航，则满足航向力矩平衡，构建航向力矩平衡方程；

12、在飞机地面滑跑阶段，使得飞机不出现侧翻，则满足横向力矩平衡，构建横向力矩平衡方程。

13、在本技术的至少一个实施例中，法向力平衡方程为：

14、；

15、其中，g为飞机重量，cl为滚转力矩系数，q为动压，s为机翼参考面积，fzhulunl为左主轮支反力，fzhulunr为右主轮支反力，fqianlun为前轮支反力。

16、在本技术的至少一个实施例中，纵向力矩平衡方程为：

17、；

18、其中，cm为俯仰力矩系数，ca为机翼平均气动弦长，xcl为升力相对重心在x轴方向的力臂，ft为发动机推力，zft为推力相对重心在z轴方向的力臂，cd为阻力系数，zcd为阻力相对重心在z轴方向的力臂，xfqianlun为前轮支反力相对重心在x轴方向的力臂，f为滚动摩擦力系数，zfqianlun为前轮支反力相对重心在z轴方向的力臂，xfzhulun为主轮支反力相对重心在x轴方向的力臂，zfzhulun为主轮支反力相对重心在z轴方向的力臂。

19、在本技术的至少一个实施例中，侧向力平衡方程为：

20、；

21、其中，cy为侧力系数，fs1为主轮侧向摩擦力系数，fs2为前轮侧向摩擦力系数。

22、在本技术的至少一个实施例中，航向力矩平衡方程为：

23、；

24、其中，cn为偏航力矩系数，b为飞机翼展，xcy为侧力相对重心在x轴方向的力臂。

25、在本技术的至少一个实施例中，横向力矩平衡方程为：

26、；

27、其中，cl为滚转力矩系数，zcy为侧力相对重心在z轴方向的力臂，yfzhulunl为左主轮相对重心在y轴方向的力臂，yfzhulunr为右主轮相对重心在y轴方向的力臂。

28、在本技术的至少一个实施例中，步骤s2中，确定各个平衡方程中的未知数，包括：

29、确定飞机地面滑跑阶段的滑跑速度范围v∈[0,vr]、迎角α、侧滑角β、发动机推力ft以及获取预设的侧风风速值w，其中，vr为抬前轮速度，；

30、在各个平衡方程中，气动力系数cl、cd、cm、cy、cn和cl均为迎角α、侧滑角β、升降舵偏度de、方向舵偏度dr和副翼偏度da的函数；

31、因此，各个平衡方程中的未知数包括左主轮支反力fzhulunl、右主轮支反力fzhulunr、前轮支反力fqianlun、主轮侧向摩擦力系数fs1、前轮侧向摩擦力系数fs2、升降舵偏度de、方向舵偏度dr和副翼偏度da。

32、在本技术的至少一个实施例中，步骤s3中，根据飞机地面滑跑阶段的不同工况，对部分未知数进行赋值，变为已知量，使得未知数与平衡方程数相等，包括：

33、工况一为：在滑跑期间，遭遇侧风时，在不额外偏转副翼和方向舵的情况下，仅仅靠摩擦力来平衡侧风带来的影响；

34、对升降舵偏度de、方向舵偏度dr和副翼偏度da进行赋值，变为已知量，de=dr=da=0；

35、则未知数为左主轮支反力fzhulunl、右主轮支反力fzhulunr、前轮支反力fqianlun、主轮侧向摩擦力系数fs1、前轮侧向摩擦力系数fs2。

36、在本技术的至少一个实施例中，步骤s3中，根据飞机地面滑跑阶段的不同工况，对部分未知数进行赋值，变为已知量，使得未知数与平衡方程数相等，包括：

37、工况二为：在滑跑期间，随着滑跑速度的增加，前轮支反力越来越小，对前轮侧向摩擦力系数的需求越来越大，当前轮侧向摩擦力系数大于最大侧向摩擦力系数时，前轮侧向摩擦力不足以平衡侧风的影响，此时通过方向舵平衡侧风带来的偏航影响；

38、对前轮侧向摩擦力系数fs2、升降舵偏度de、副翼偏度da进行赋值，变为已知量，fs2=fsmax，de=da=0，其中，fsmax为最大侧向摩擦力系数；

39、则未知数为左主轮支反力fzhulunl、右主轮支反力fzhulunr、前轮支反力fqianlun、主轮侧向摩擦力系数fs1、方向舵偏度dr。

40、在本技术的至少一个实施例中，步骤s3中，根据飞机地面滑跑阶段的不同工况，对部分未知数进行赋值，变为已知量，使得未知数与平衡方程数相等，包括：

41、工况三为：在滑跑期间，当侧风大于预设阈值时，左主轮与右主轮受力不一致，当侧风风速达到一定程度时，一侧主轮离地，离地后该侧主轮支反力变为0，此时通过偏转副翼来平衡侧风带来的滚转影响；

42、左主轮离地情况下：对左主轮支反力fzhulunl、升降舵偏度de、方向舵偏度dr进行赋值，变为已知量，fzhulunl=de=dr=0；则未知数为左右轮支反力fzhulunr、前轮支反力fqianlun、主轮侧向摩擦力系数fs1、前轮侧向摩擦力系数fs2、副翼偏度da；

43、右主轮离地情况下：对右主轮支反力fzhulunr、升降舵偏度de、方向舵偏度dr进行赋值，变为已知量，fzhulunr=de=dr=0；则未知数为左主轮支反力fzhulunl、前轮支反力fqianlun、主轮侧向摩擦力系数fs1、前轮侧向摩擦力系数fs2、副翼偏度da。

44、在本技术的至少一个实施例中，步骤s4中，预设条件为同时满足以下条件：

45、左主轮支反力fzhulunl、右主轮支反力fzhulunr、前轮支反力fqianlun大于0；

46、主轮侧向摩擦力系数fs1、前轮侧向摩擦力系数fs2小于最大侧向摩擦力系数；

47、升降舵偏度de、方向舵偏度dr和副翼偏度da小于设计偏转范围。

48、发明至少存在以下有益技术效果：

49、本技术的确定前三点式飞机地面滑跑抗侧风能力的方法，可以快速、准确地计算出前三点式飞机地面滑跑阶段的抗侧风能力，为飞机遭遇侧风时能否开展地面滑跑试验提供了计算手段和判断依据，保障了飞机地面滑跑的安全。