本發明屬于飛機設計領域，尤其涉及一種飛機載荷設計中原始數據的處理方法。
背景技術：
飛機的載荷是指飛機在起飛、飛行、著陸和地面滑行等使用過程中，作用在飛機各部位上的空氣動力、重力、慣性力和地面反作用力等的總稱。載荷的大小取決于飛機的重量、飛行性能、外形的氣動特性和起落架的緩沖及使用情況等諸多因素。
進行載荷設計時，必須找出飛機各個部件最大受載的情況以及載荷的大小及分布，以此作為飛機結構強度設計的依據。
首先要選定一個設計規范，既保證飛行安全又不影響飛機的性能。確定設計規范之后，要確定飛機的載荷，通常還需要以下幾個重要環節：
第一，在對規范正確理解的基礎上，需要根據規范要求和工程設計經驗選定和處理載荷設計的原始數據；
第二，再將規范中的要求抽象為一定的物理模型，并通過數學方法對此模型作出描述和求解得出各部件的總載荷，下一步通過測壓試驗或仿真計算求解出總載荷的分布；
最后，求解出慣性力，并將氣動力分布和慣性力分布疊加出總載荷的分布，并篩選出臨界載荷情況作為強度設計的依據。
隨著航空工業的高速發展，飛機載荷設計的方法也發生了日新月異的變化，計算機技術逐漸成為了載荷設計的重要工具。在飛機載荷設計中，原始數據的處理是載荷設計中最首要的環節，是所有后續工作能否順利開展的關鍵。
載荷設計的原始數據主要包含：飛機理論外形數據，飛機重量、慣量、高度、設計速度和機動過載包線等數據，載荷計算中還需要利用大量風洞試驗或理論計算取得的氣動力數據。這些數據是飛機載荷設計的關鍵和根源，之后的一切工作都將圍繞其有序進行，只有正確的原始數據，才可能得出正確的載荷計算結果。因此，飛機載荷設計中原始數據的處理直接影響著載荷設計的效率，決定了載荷計算結果的科學性和合理性，是載荷設計環節中至關重要的奠基石。
目前，飛機載荷設計時針對原始數據處理這一模塊最常用的方法是用二維表結構建立數據之間的關系，使用較多的是用函數關系描述數據之間的聯系。飛機的每個計算參數，例如氣動力系數、速壓、空速等都各自對應著一個函數(一元或多元)，通過對函數的調用便可以實現對該參數的使用。
但是這種方法只適用于數據量相對較少的部件載荷計算等情況，在進行飛機載荷設計工作時，涉及的原始數據量較大，考慮到飛機構型和重量的變化，所需的數據量也成倍地增長。由于全機載荷設計中需要調用的原始輸入數據量極大，而且一般情況下飛機的設計數據都是2-3個甚至更多自變量的復變函數，如果按照先前的方法逐條對各類數據函數進行使用，不但顯得繁冗死板，可讀性差，而且一旦飛機的設計參數發生變化，則必須對所有相關的函數值進行逐次修改。因此這種只適合數據量較少情況的設計方法已經遠遠不能滿足工程實際需求。因此，需要一種科學的方法來完善載荷設計的流程，以方便載荷設計中的按需調用和工程計算的使用。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種飛機載荷設計中原始數據的處理方法，解決上述問題。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種飛機載荷設計中原始數據的處理方法，包括
步驟一：將飛機載荷設計中的原始數據按預定規則進行整理及存儲形成一系列的數據文件，并將所有數據文件集中引入到一個數據集文件中；
步驟二：建立數據集文件名文件，所述數據集文件名文件用于指定計算所用到的數據集文件的名稱及存放路徑，同時用于給載荷計算中所用到的數據文件指定一個相應且唯一的標識號，通過所述標識號實現調用相應數據文件中的數據的功能；
步驟三：建立計算控制文件，所述計算控制文件為文件輸入及計算選項控制文件，在所述計算控制文件中存放了步驟二中建立的數據集文件名文件的名稱和存儲路徑以及載荷計算結果文件列表和計算控制參數，用于載荷計算中對原始數據集的調用，并對載荷計算結果的輸出方式進行選擇和控制。
進一步地，步驟一中，所述預定規則為對原始數據按照數據名稱、數據類型、控制數、說明字符和數據的形式進行整理形成數據文件。
進一步地，數據文件具有如下分類規則
1類數據文件，所述1類數據文件為n個帶字符說明的常數集合，數據長度為2×n，無控制數，首先是n個說明字符串，隨后是n個常數數值；
2類數據文件，所述2類數據文件為n個數，數據長度為n，無控制數，隨后是n個常數數值；
3類數據文件，所述3類數據文件為一維函數y＝f(x)，其中x有n/2個，y有n/2個，n為偶數；
5類數據文件，所述5類數據文件為一個m×n的二維數組，數據長度為2+m×n，隨后是m、n及所有數據，其中控制數為2個分別為m，n；
6類數據文件，所述6類數據文件為矩形網格的二元函數z＝f(x，y)，數據長度是2+m+n+m×n，隨后是m，n，x...，y...，z...，其中控制數為2個分別為m，n；
9類數據文件，所述9類數據文件為矩形網格的三元函數u＝f(x，y，z)，數據長度是3+m+n+k+m×n×k，隨后是m，n，k，x...，y...，z...，u...，其中控制數為3個分別為m，n，k。
本發明的一種飛機載荷設計中原始數據的處理方法在進行飛機載荷設計時，計算過程中如需調用原始數據，在調用計算控制文件后，數據集文件名文件的名稱和路徑便會被讀取到數據變量中并加以存儲，再通過對數據集文件名文件的調用，數據集文件的名稱和路徑、所有數據文件的名稱及對應的標識號同樣也會被讀取到數據變量中并加以存儲，以方便下一步計算中對數據文件的調用；當載荷計算過程中需要對數據文件進行調用時，只需直接調用數據集文件名文件中對應的數據集文件即可，并可按照相應的標識號按需打開和讀取對應的數據文件，無需逐一調用。因此，本發明的飛機載荷設計中原始數據的處理方法更加方便快捷，提高了工作效率，降低了設計成本，也縮短了型號研制周期，優化了載荷設計的流程。
附圖說明
此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。
圖1為本發明的飛機載荷設計中原始數據的處理方法流程圖。
具體實施方式
為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例型的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造型勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。
本發明涉及的飛機載荷原始數據處理方法具體如下：
1)首先我們可以針對某型飛機，將載荷設計中所有可能用到的原始數據按照“數據名稱、數據類型、控制數、說明字符和數據”等形式整理并分類后存儲為一系列的數據文件，如重量文件、氣動力數據文件等，然后集中引入到一個數據集文件中(如表1和實施例1中“某型飛機載荷計算地面數據集”)；
2)其次建立一個數據集文件名文件，此文件用于指定計算所用的數據集的名稱及存放路徑(在文件正文中第一行)，同時給載荷計算中所用到的各數據文件指定一個相應且唯一的標識號。在計算過程中通過這個標識號就可以實現根據標識號調用相應數據文件中的數據的功能，且數據集文件名文件中列出的所有數據文件必須在數據集中存在，否則提取和調用數據集時就會出錯。
如果每行輸入的第一個字符是‘/’、‘\’、‘！’、‘*’、‘#’、或‘$’則為注釋行，計算時不調用。這個方法具有靈活化的優點，考慮到飛機載荷設計時應對不同型號具有兼容性，將工作中常用飛機型號的同類數據(如外掛物重量數據)以相同的標識號集中存放，因此當設計的飛機參數或型號不同時(必須為同一類飛機：同為轟炸機或同為運輸機)，可以通過注銷掉不需要的型號所對應的數據文件及標識號來實現對不同型號飛機的載荷設計兼容性。調用該數據集文件名文件的部分程序如實施例1中所示，程序中有一些子程序可以自動實現根據標識號讀取數據集中的數據文件的功能。
3)然后建立一個計算控制文件，此文件為文件輸入和計算選項控制文件，在這個文件中存放了上一步中建立的數據集文件名文件的名稱和存儲路徑以及載荷計算結果文件列表和計算控制參數等,用于載荷計算中對原始數據集的調用，并對載荷計算結果的輸出方式進行選擇和控制，如實施例2中所示。另有一個調用該計算控制文件的部分程序。
因此，進行飛機載荷設計時，計算過程中如需調用原始數據，在調用計算控制文件后，數據集文件名文件的名稱和路徑便會被讀取到數據變量中并加以存儲，再通過對數據集文件名文件的調用，數據集文件的名稱和路徑、所有數據文件的名稱及對應的標識號同樣也會被讀取到數據變量中并加以存儲，以方便下一步計算中對數據文件的調用。
當載荷計算過程中需要對數據文件進行調用時，只需直接調用數據集文件名文件中對應的數據集文件即可，并可按照相應的標識號按需打開和讀取對應的數據文件，無需逐一調用。因此更加方便快捷，提高了工作效率，降低了設計成本，也縮短了型號研制周期，優化了載荷設計的流程。
首先，我們對常用的各種類型的原始數據進行分類，將其按照結構特征(包括文件標識，數據文件中的所有數據個數，控制數(可選)，其它數值)整理并分類后存儲為各類數據文件，整理后的數據文件具有分類明確、結構嚴謹清晰的特點，如數據文件2所示。常用數據文件分類標準如下：
1類數據文件為n個帶字符說明的常數集合，數據長度為2×n，控制數略去沒有，首先是n個說明字符串，隨后是n個常數數值。
2類數據文件為n個數，數據長度為n，控制數略去沒有，隨后是n個常數數值。
3類數據文件為一維函數y＝f(x)，其中x有n/2個，y有n/2個，n為偶數。
5類數據文件為一個m×n的二維數組，數據長度為2(注：2個控制數m,n)+m×n，隨后是m、n及所有數據。
6類數據文件為矩形網格的二元函數z＝f(x,y)，數據長度是2(注：2個控制數m,n)+m+n+m×n，隨后是m，n，x...，y...，z...。
9類數據文件為矩形網格的三元函數u＝f(x,y,z),數據長度是3(注：3個控制數m,n,k)+m+n+k+m×n×k，隨后是m，n，k，x...，y...，z...，u..。
其中，4類、7類和8類數據文件為預留的數據文件分類，當以上數據文件種類不足以滿足數據文件的分類時，便可定義上述三類文件的屬性。
下面以兩個數據文件為例，對數據文件的分類進行闡述。
數據文件1某型機機翼上反角數據文件(3類數據)
本實施例中的數據文件的數據為3類數據，如果用現行的二維表函數的形式來表示則為：
ф1＝f(z1)＝-2
ф2＝f(z2)＝-2
ф3＝f(z3)＝-2
ф4＝f(z4)＝-2
本文件中機翼上反角只是機翼展長(z)自變量的一元函數，但如果對于5類至9類更為復雜的數據，可能是2-3個甚至更多自變量的多元復變函數ф＝f(x，y，z...)。
數據文件2某型機發動機阻力文件(6類數據)
fdjzl.ddt數據文件標識
6數據類型為6類數據
155自變量個數m＝15個和n＝5個
"發動機阻力(v，h)"
m:0/20/40/50/60/70/80/90/100/110/115/120/125/130/140飛行速度(15個)
n:0/2000/4000/6000/8000飛行高度(5個)
z1:0/139/518/600/1340/1650/2100/2570/3020/3656/2000/1920/1825/1650/1580
z2:0/130/440/665/990/1360/1640/2020/2680/3080/1760/1470/1125/1450/1080
z3:0/120/330/520/710/1070/1370/1710/2080/2132/1300/1130/1025/1005/915
z4:0/80/320/405/600/838/1120/1320/1440/2160/1200/960/855/820/770
z5:0/80/220/330/460/630/875/1120/1390/1540/850/725/617/660/520
發動機阻力(共75個)
本文件的數據以6類數據的格式進行存放，實際上是一個由15個速度自變量和5個高度自變量組成的二維復變函數，發動機的阻力由15×5個速度和高度一一對應的數據組成。
用二維表函數的方式去表示如下：
ф1＝f(v1，h1)
ф2＝f(v2，h1)
ф3＝f(v3，h1)
......
фm×n＝f(vm，hn)
一共要書寫75個，與3類數據相比，已經很繁瑣。
9類數據文件和此類似，自變量的數目由2個增加為3個，以此文件為例(例如再增加1個馬赫數自變量)，因此數據文件中的數據量更大，用二維表函數的方式去表示如下：
ф1＝f(v1，h1，m1)
ф2＝f(v2，h1，m1)
ф3＝f(v3，h1，m1)
......
фm×n×k＝f(vm，hn，mk)
數據文件中可能包含數百甚至上千個數據，因此二維表函數的形式實際上已經無法實現。
因此數據文件相對于目前通用的二維表函數具有結構清晰、分類明確的優點，方便程序調用和提取數據，以及對相應數據進行函數插值，適應大量工程計算的需要。
本發明中數據集文件結構特征如下：
如表1所示，所有的數據文件按照結構特征整理并分類后，我們將其集中存放到數據集文件中，各數據文件按1-9類文件逐次存放，數據文件名稱不可重復。
表1載荷包數據庫
在數據集文件中，我們給各數據文件指定一個相應且唯一的標識號，這個標識號和各數據文件是一一對應的關系。在計算過程中我們通過這個標識號可以實現程序根據標識號調用數據集中相應數據文件中數據的功能。
另外，考慮到飛機載荷設計程序應對不同型號飛機具有兼容性，我們可以將工作中常用飛機型號的同類數據(如外掛物重量數據)以相同的標識號集中存放，因此當設計的飛機參數或型號不同時，如實施例1中所示，可以通過注銷掉不需要的型號所對應的數據文件及標識號來實現對不同型號飛機的載荷設計兼容性。但是注意，相同標識號的文件不能共存，只能激活1個而注銷掉其它。
相對于現在通用的二維表函數，我們通過對數據集的整體操作，既可以對所有數據文件進行統一管理，也可以實現對各個數據文件的單個操作，更關鍵的是可實現數據集在載荷計算過程中的整體調用，避免了因過多調用函數造成程序結構混亂繁雜，可讀性差，極大地優化了載荷設計的方法和流程。
下面以某型飛機地面載荷設計為例，對本發明的處理方法進行實際說明。
實施例1某型機數據集文件名文件“incon_file_xxx”
某型機數據集中的部分數據(數據集文件名文件)：
在實施例1中，載荷設計中需要調用飛機空機重量數據，則會在數據集文件名文件“incon_file_xxx”中直接讀取數據文件標識號“27”，然后在數據集“某型飛機地面數據集”中自動調用相應標識號對應的文件，即飛機空機重量數據文件xxx_oew_new.dat。且對于機翼外掛方案，共列出了三種型號飛機的數據，其中第一種和第三種都已注銷，本實施例中只調用了第二種。
實施例2計算控制文件
計算控制文件“control_in.ddt”，部分內容如下所示：
讀取和調用計算控制文件的部分程序為：
open(509,file＝"control_in.ddt")
read(509,*)nfile,nreal
doi＝1,nfile
read(509,'(a)')com_str(i)
enddo
doi＝1,nreal
read(509,*)k,com_rel(i)
enddo
close(509)
......
以上部分主要包含了讀取計算控制文件的功能，載荷計算過程中，打開文件“control_in.ddt”后通過讀取存儲到數組com_str(i)中的參數即可獲取數據集文件名文件的名稱和存儲路徑，并可將其顯示出來。
另有一個讀取數據集文件名文件的部分程序如下：
subroutineread_con_file(str)
......
inquire(file＝ss,exist＝exists)
......
con_filename＝trim(adjustl(ss))
open(58,file＝ss)
l＝0
read(58,'(a)',end＝50)st
st＝trim(adjustl(st))
i＝len_trim(st)
......
以上部分主要是讀取數據集文件名文件信息，并將其中包含的所有數據文件名稱讀取并按照對應的編號存儲到文件st中，根據需要調用并打開相應標識號對應的數據文件，無需逐一調用。
本發明的一種飛機載荷設計中原始數據的處理方法并不涉及原始數據的整理和生成，通過對數據集的整體操作，既可以對所有數據文件進行統一管理，也可以實現對各個數據文件的單個操作，更關鍵的是可實現數據集在載荷計算過程中的整體調用，避免了計算過程中的結構混亂繁雜和較差的可讀性，極大地優化了載荷設計方法和流程。
以上所述，僅為本發明的最優具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。