在飞机、导弹等飞行器的设计与研制过程中,使用虚拟试验代替或部分代替真实的飞行试验,不仅可以节省成本、缩短研制周期,而且也更加安全。同时,虚拟试验还可以完成真实试验无法完成的极端环境条件下的试验,使试验结果更加充分、全面。飞行器在飞行的过程中,时时刻刻会受到风的影响。为了使虚拟试验的结果与真实的试验结果更加接近,客观上需要在虚拟试验中加入风场模型来模拟真实飞行试验中的风场。此外,有些虚拟试验的目的就是检验飞行器对大气扰动的响应,在这类虚拟试验中,更加需要建立一个灵活多样的虚拟风场。虚拟风场是一个支持试验人员使用各种基本风场模型构造复杂风场的仿真软件。与简单的飞行仿真中的风场模型不同,虚拟试验中的风场模型需要支持各种虚拟的、真实的以及半实物样机的虚拟试验,因此虚拟试验风场模型需要能够满足实时性要求。同时,为了能够满足各种虚拟试验的需要,虚拟试验风场需要能够灵活的配置其内部风场模型的参数,并且具有使用各种简单基本风场模型构造复杂风场的能力。针对上述问题,本文从虚拟试验的角度出发,研究风场的建模技术,具体内容如下:1.虚拟试验大气紊流场模型研究针对现有三维空间大气紊流场仿真方法实时性差的问题,提出基于相关函数法建立三维空间大气紊流场的方法。该方法使用一个递归模型生成整个三维空间的大气紊流数据,具有计算量小,占用计算机内存少等特点,可以满足虚拟试验的实时性要求。针对某些大型飞行器的虚拟试验中需要详细计算飞行器不同位置大气紊流值的需求,提出大气紊流的细化仿真方法。基于相关系数矩阵分解的方法建立了大气紊流细化仿真的随机过程模型,根据飞行器不同位置大气紊流值的相关矩阵求解模型参数,最终计算飞行器各个不同位置的大气紊流值。该方法可以实时计算飞行器不同局部区域的大气紊流数值,而且能够保证飞行器各个位置大气紊流数值相关性,以及他们沿飞行轨迹方向的相关性,能更好的满足高逼真度的虚拟试验需要。2.虚拟试验微下击暴流场模型研究涡环诱导的速度场特征可以满足大部分的微下击暴流速度场特征,在工程中经常使用涡环原理模型对微下击暴流场建模。但是涡环原理模型的涡丝处存在风速的奇异点,当飞行器穿越涡丝飞行时会影响仿真的真实性,需要对其进行处理,而传统的处理方法对涡环速度场的衰减范围过大,影响了微下击暴流场的速度分布。本文根据涡核边界条件,通过理论推导提出了一种新的阻尼因子,可以对涡核内的风速进行衰减而对涡核外的风速没有影响,更好的解决了涡环原理模型涡丝处风速奇异的问题。相对于单个涡环的微下击暴流模型,多涡环微下击暴流模型的速度场分布与真实微下击暴流场更为接近,应用也更广泛。但是当前对多涡环微下击暴流模型参数选择较为随意,生成微下击暴流场的特征往往与事先预想有较大差别。针对上述问题,本文提出了使用嵌套粒子群算法,根据微下击暴流场的强度和水平垂直风速最大峰值比这两个特征选择模型参数的方法,使得生成的微下击暴流场的特征更好的符合预先的试验设想。3.虚拟试验风场软件模型的建立与应用基于面向对象的方法建立了虚拟试验风场的软件模型。设计了虚拟试验风场结构框架,该结构框架支持使用现有的各种基本风场模型,通过叠加、组合构造更加复杂的风场。开放的基本风场模型库和通用的对外接口保证了模型的可扩展性和重用性。建立了虚拟试验风场的静态模型和动态模型,对其内部逻辑关系以及对外交互过程进行了描述,以便于今后的开发、维护、扩展。根据虚拟试验风场软件模型,按照HIT-GPTA虚拟试验体系结构标准建立了虚拟试验风场仿真节点,将本文建立的大气紊流模型和微下击暴流模型,以及现有的平均风模型按照基本风场模型库的标准接口进行封装,加入到基本风场模型库中。使用这些基本风场模型构造复杂综合风场,进行复杂风场环境下的导弹虚拟试验,从而验证了虚拟试验风场软件模型的正确性,也进一步验证了各个基本风场模型的实时性。