[實(shí)用新型]捕獲軌跡風(fēng)洞試驗(yàn)中外掛物模型連續(xù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020175911.5
• 申請(qǐng)日: 2010-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN201653679U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃敘輝;龐旭東;于志松;張征宇;李平;祝汝松;羅新福;黃少棠;劉維亮;饒正周;高榮釗;張俊生;劉烽;馬東平;鐘志剛;高峰;劉林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心高速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01M9/02
• 分類號(hào): G01M9/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種在航空航天的風(fēng)洞試驗(yàn)中針對(duì)外掛物模型在連續(xù)運(yùn)動(dòng)中實(shí)時(shí)控制的裝置。

技術(shù)背景

捕獲軌跡風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)(CTS)對(duì)于飛行器外掛物模型分離軌跡測(cè)量不可或缺。

上世紀(jì)七十年代中期以后，閉環(huán)的位置控制CTS系統(tǒng)開始得到普遍應(yīng)用，如美國(guó)AEDC的4英尺跨聲速連續(xù)式風(fēng)洞、馮·卡門4英尺超聲速連續(xù)式風(fēng)洞、英國(guó)航空研究協(xié)會(huì)的9英尺x8英尺跨聲速連續(xù)式風(fēng)洞、法國(guó)宇航研究院(ONERA)的6英尺跨超聲速連續(xù)式風(fēng)洞，這類系統(tǒng)的自動(dòng)化程度有很大的提高，外掛物模型的位置是由計(jì)算機(jī)以閉環(huán)形式進(jìn)行自動(dòng)控制的，即外掛物模型沿軌跡的下一坐標(biāo)點(diǎn)位置是依據(jù)求解運(yùn)動(dòng)方程來獲得，然后由計(jì)算機(jī)控制外掛物模型運(yùn)動(dòng)到位，再測(cè)量出該位置處外掛物的氣動(dòng)載荷，求解運(yùn)動(dòng)方程，確定出外掛物在下一時(shí)刻的位置和姿態(tài)，如此循環(huán)重復(fù)，逐點(diǎn)確定出外掛物的整個(gè)分離軌跡。其有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：①由于外掛物模型的運(yùn)動(dòng)是間歇式的，每次運(yùn)動(dòng)到位后暫停運(yùn)動(dòng)，再進(jìn)行信號(hào)測(cè)量和數(shù)據(jù)計(jì)算，然后再進(jìn)行下一步的運(yùn)動(dòng)，且對(duì)位置還要進(jìn)行反復(fù)修正，因此獲得一條軌跡的時(shí)間仍然較長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)暫停和位置修正浪費(fèi)了大量的風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)間(一條真實(shí)飛行0.6秒的軌跡約需3-5分鐘的風(fēng)洞運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間)，不利于提高試驗(yàn)效率和節(jié)省能耗；②由于外掛物模型運(yùn)動(dòng)速度是固定不變的，使運(yùn)動(dòng)為非連續(xù)性的或模型重心不能連續(xù)保持在真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡上，可能導(dǎo)致外掛物模型及其支桿與母機(jī)模型相碰，迫使軌跡的生成半途中止，產(chǎn)生試驗(yàn)車次的浪費(fèi)。

上世紀(jì)八十年代后，CTS系統(tǒng)逐步開始向速度控制方式發(fā)展，特別是在暫沖式風(fēng)洞上應(yīng)用更為迫切，如以色列飛機(jī)工業(yè)公司((IAI)的4英尺暫沖式高速風(fēng)洞中的CTS系統(tǒng)。速度控制方式不是逐步控制外掛物模型的位置，而是連續(xù)控制外掛物運(yùn)動(dòng)的速度，它依據(jù)解運(yùn)動(dòng)方程所得每一瞬時(shí)外掛物運(yùn)動(dòng)的速度分量，按速度縮尺縮至模型運(yùn)動(dòng)的速度分量，通過計(jì)算機(jī)快速控制并修正每一瞬時(shí)外掛物模型沿軌跡運(yùn)動(dòng)的速度而獲得軌跡。該系統(tǒng)除了由計(jì)算機(jī)控制模型運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生軌跡(稱為風(fēng)洞實(shí)際模擬軌跡)外，還必須依據(jù)實(shí)時(shí)記錄的外掛天平所測(cè)氣動(dòng)載荷，同時(shí)求解運(yùn)動(dòng)方程和計(jì)算軌跡(稱為理論軌跡)，然后與風(fēng)洞試驗(yàn)的實(shí)際模擬軌跡進(jìn)行比較、修正。這類系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是起始調(diào)整和校核的時(shí)間較長(zhǎng)，系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和協(xié)調(diào)性的要求很高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種捕獲軌跡風(fēng)洞試驗(yàn)中外掛物模型連續(xù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制裝置，通過實(shí)時(shí)采集在捕獲軌跡風(fēng)洞試驗(yàn)中外掛物受到的氣動(dòng)力，快速控制并修正每一瞬時(shí)外掛物模型沿軌跡運(yùn)動(dòng)的位置與速度而獲得外掛物連續(xù)運(yùn)動(dòng)的分離軌跡。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：捕獲軌跡風(fēng)洞試驗(yàn)中外掛物模型連續(xù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制裝置，包括主控計(jì)算機(jī)和與其連接的X軸運(yùn)動(dòng)控制器、Y軸運(yùn)動(dòng)控制器、Z軸運(yùn)動(dòng)控制器、α角運(yùn)動(dòng)控制器、β角運(yùn)動(dòng)控制器和γ角運(yùn)動(dòng)控制器，其中X軸運(yùn)動(dòng)控制器后端連接有X軸驅(qū)動(dòng)器，Y軸運(yùn)動(dòng)控制器后端連接有Y軸驅(qū)動(dòng)器，Z軸運(yùn)動(dòng)控制器后端連接有Z軸驅(qū)動(dòng)器，α角運(yùn)動(dòng)控制器后端連接有α角驅(qū)動(dòng)器，β角運(yùn)動(dòng)控制器后端連接有β角驅(qū)動(dòng)器，γ角運(yùn)動(dòng)控制器后端連接有γ角驅(qū)動(dòng)器，X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器、Z軸驅(qū)動(dòng)器、α角驅(qū)動(dòng)器、β角驅(qū)動(dòng)器和γ角驅(qū)動(dòng)器的前端連接在投放外掛物模型六自由度定位機(jī)構(gòu)上，并聯(lián)合控制投放外掛物模型六自由度定位機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一端與主控計(jì)算機(jī)連接，另一端與用于檢測(cè)投放外掛物模型六自由度定位機(jī)構(gòu)位置信息的位置傳感器連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的另一端還連接有用于檢測(cè)投放外掛物模型六自由度定位機(jī)構(gòu)氣動(dòng)力信息的測(cè)力天平。