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1實現工程估算程序化處理的方案流程

計劃方案如圖1。圖1工程估算程序化處理方案的流程示意圖方案流程說明：第一步，建立整體方案的標準化庫，由于整個案實現的子程序和涉及的飛機氣動力參數很多，為了便于設計人員相互協作并且使程序調用參數方便，在方案實施開始階段要統一規定數據存儲方式、各全局變量符號的定義、功能函數的命名方式等。第二步，開始對所有的曲線圖表數字化，每條曲線存儲為二維數組，同一圖表的曲線統一存儲在一個結構變量名下，最后根據命名規則存儲為數據文件。第三步，編寫查圖所需參數的子函數，調用圖表數據文件并根據曲線形態編寫插值函數，然后存儲為標準的M文件；然后根據飛機氣動特性分類，根據參考公式和適用范圍，編寫每部分的子函數。第四步，對主程序的主要部分分別定義，做到計算狀態、參數輸入、計算方式的定義都通俗易懂，然后對程序各部分調試，驗證程序運行無誤并且沒有沖突。第五步，對結果輸出格式進行描述，調用曲線繪圖等功能。第六步，后期處理工作，主要是編寫可視化界面，方便結果的輸入和輸出，對飛機的氣動特性有更直觀的描述。

2實現過程

2.1圖表曲線的數據化處理由于工程估算需要查閱大量圖表，因此首先解決的是聯合get－data、Excel、Matlab軟件的功能實現圖表曲線的數據化過程：利用getdata軟件主要利用它的自動取點功能，Excel可以將取到的數據點進行單調排序，利用Matlab讀取數據并存儲統一格式。以飛機機翼零升阻力估算時的升力面修正因子的經驗曲線為例，它是馬赫數和機翼最大厚度線后掠角的函數，數據化建模的過程如下：

2.1.1把圖像保存為.BMP位圖文件，然后導入getdata軟件，利用getdata軟件定義好縱橫坐標，利用它的自動取點功能把每條曲線轉化成二維數組。得到的二維數組一定保證X坐標為單調函數（可以借助EXCEL的升序排列功能）。

2.1.2在Matlab中建立圖表數據的結構變量，例如：curve(M1,M2,M3,M4)，假設M1,M2,M3,M4分別表示M1=0.25,M2=0.6,M3=0.8,M4=0.9的四條曲線，通過把取點得到的四個二維數組分別賦值給curve.M1，curve.M2，curve.M3，curve.M4。

2.1.3利用Matlab的SAVE功能將結構變量存儲為數據文件，例如：savecurveXXX.matcurve（具體運用時可根據圖表編號來命名，方便查找）以便以后的程序直接調用取值。

2.2建立曲線取值的子函數建立圖表數據庫后，還要從數據庫中準確查找所對應的參數，才能達到精確取值的目的，根據2.1節建立的數據文件，如果給出最大厚度線后掠角Λt/c，max和馬赫數M，這就需要從curveXXX.mat文件中檢索出所對應的RLS值。由于原始圖表里面只有四條曲線，相對應只有四個二維數組，如果要查找任意馬赫數下的RLS，那么唯一的辦法就是插值，插值的具體方法可以用兩點線性插值，三點線性插值或者非線性插值，選用什么方法根據曲線形態來決定。如果這些都寫到主程序，那么會造成不易修改而且容易出錯，為避免程序臃腫，可以使用Matlab的特色功能，建立一個曲線取值的功能函數。這個功能函數（M文件）可以供任何子函數調用。

2.3創建分塊函數根據飛機氣動力工程估算主要內容，可以根據飛機的氣動特性分類建立分塊函數，如升力特性、阻力特性、俯仰力矩特性等；也可以根據飛機部件來定義，例如機翼氣動特性、機身氣動特性、尾身組合體氣動特性等。分塊函數是互不干擾，可以互相調用彼此結果。以升力特性計算為例，其創建過程為：

2.3.1定義函數function[Cy0,Cymax,Cay,α0,…]=ShengLiTeXing(bA,l,S,…)，其中括號里面Cy0,Cymax,Cay,α0表示函數返回值，也就是要計算的氣動導數方面輸出，可根據需要進行添加；小括號里面bA,l,S表示變量名，也就是需要輸入的飛機總體參數。

2.3.2編寫各氣動導數的計算過程，例如需要查圖1的曲線數值，那么可以直接調用子函數RLS=curve(M,Λt/c，max)讀取數據。

2.3.3將計算的各參數結果統一存在規定格式的文件中，方便其它函數調用數據。

2.4主程序運行示意圖前面建立很多各部分子函數和分塊函數，其主要目的是簡化主程序行數，方便輸入，方便讀寫，復雜部分均寫成了函數，讓沒有使用過Matlab的設計人員也能夠嫻熟調用函數并進行計算，以圖2為例，主程序僅包含四個部分內容：

2.4.1標號1部分的主要功能是進行計算空間的內存清理和所有計算方法的來源（參考資料），這部分不需要改動，僅供分析計算結果時參考；

2.4.2標號2部分是計算狀態輸入和說明，包含飛行馬赫數、飛行高度、大氣運動粘性系數等，和所要計算的飛機飛行狀態密切相關；

2.4.3標號3部分主要是飛機主要幾何參數輸入，例如機翼形狀參數，機身外形參數以及尾翼外形參數等，此處要求參數盡可能簡化，中間參數不需要輸入，具體輸入參數需求根據計算內容而定。3.4.4標號4部分為主要的計算內容，根據需要計算的氣動導數來調用相關函數，也可以在此對所需要的氣動導數進行輸出。例如，需要查看全機的Cαy，那么僅需要輸入Cαy即可在Matlab主程序的運行狀態欄即可看到Cαy的輸出結果。

3界面可視化

根據前三節實現了氣動力工程估算的自動處理的整個過程，并且程序也能夠被不熟悉Matlab的人員操作使用，但存在參數輸入不方便，容易對總體參數的輸入產生錯誤，并且輸出結果不便查找（需要對照符號表查找計算的導數符號）數值，輸出不直觀等問題。因而，需要對整個方案進行后期的可視化封裝，這不僅使界面明了清晰，并且還可以對計算結果進行特定處理，更加直觀體現飛機的氣動特性。

3.1參數輸入功能：建立參數輸入對話界面，通過中文文字說明，參數輸入過程將不再需要和符號一一對應，這不僅減小了人為的輸入錯誤，也提高了效率。

3.2計算與數據輸出：參數輸入完成以后，即可點擊開始計算，默認狀態下時將把可能計算的所有氣動導數完全計算，實際編寫程序時可加入對特定的導數進行計算。計算完成后可以將計算結果按已設定好的數據格式進行輸出。

4結束語

飛機氣動力工程估算是飛機氣動布局設計的一項重要工作，它的發展關系飛機氣動布局設計的時間和成本。文章通過Matlab軟件，提供了一種飛機氣動力工程估算程序化自動處理方法，對存在的主要技術問題提供了解決的辦法。這種工程估算程序化自動處理方法在XXX飛機氣動力工程估算的過程中實現部分應用，體現出了高效、快捷的特點，并且計算結果的重復性精度很高。不足之處是功能還不是很強大。參考國內外同行在這方面的經驗，基于文章基礎，可以在后續工作將逐步加入結果分析、參數優化設計等功能，為設計人員提供一個較為完善的計算處理軟件。

作者：陳春鵬楊康智王莉萍單位：中航通飛研究院