[發明專利]氣動彈性車載試驗平臺系統

有效

• 申請號: 201110402177.0
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102519701A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 吳志剛;張新榃;楊超;楚龍飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及一種氣動彈性車載試驗平臺系統。可以用于模擬試驗模型的飛行或運行狀態，從而對試驗模型的氣動彈性原理、性能進行驗證和測試。?

背景技術

暴露在氣流中的結構都具有一定彈性，結構的彈性力、慣性力以及所受的氣動力相互耦合會引起氣動彈性力學問題。這類問題廣泛存在于飛行器、風力機、高層建筑等結構中。傳統的力學分析方法不考慮彈性力、慣性力、氣動力三者的耦合作用。而真實情況是當這三者發生不利耦合時，結構穩定性下降，嚴重時發生失穩，其中只有氣動力和彈性力耦合的失穩稱為靜氣彈發散；氣動力、彈性力和慣性力三者耦合的失穩稱為顫振。目前研究結構氣動彈性問題主要有兩類途徑：一類是數值計算，這需要對分析對象進行數學建模，此過程需要引入較多假設，難以考慮真實存在的各種非線性因素；另外，還有一些問題，其產生機理尚不明確，無法進行數學建模。種種原因導致數值計算的分析對象和運行狀態受到了很大的限制；第二類途徑是試驗研究，包括風洞試驗、飛行試驗(針對飛行器)以及風場試驗(針對風力機)。風洞具有風速狀態可調，流場穩定等特點，但是風洞通常需要有較長的建造周期、較高的建造費用和運作費用，同時風洞地點固定、能耗大、噪聲大。由于這些不利因素，限制了風洞試驗方法的推廣；飛行試驗和風場試驗也存在費時和昂貴的問題。?

發明內容

考慮到現有技術的上述問題，本發明人進行了深入研究，提出了一種氣動彈性車載試驗平臺系統。?

與現有的試驗方法相比較，將試驗模型安裝于汽車之上，利用車輛行駛產生相對氣流進行氣動彈性及空氣動力學的試驗及測量工作具有簡單易行，耗費低的特點，非常適合用于相關領域的教學演示和研究性試驗。綜上所述，開展研究對象的氣動彈性車載試驗平臺的開發是十分有必要的。氣動彈性車載試驗平臺的優點包括：1)能對試驗模型的空氣動力學及氣動彈性現象有更清晰形象的展示，以進一步加深對相關問題的理解和認識；2)對空氣動力學及氣動彈性問題的仿真分析結果進行對比校核；3)利用氣動彈性車載試驗平臺來驗證先進的飛行器等結構的綜合設計方法。?

附圖說明

圖1是根據本發明的一個實施例的具體實現圖。?

具體實施方式

如圖1所示，根據本發明的一個實施例的氣動彈性車載試驗平臺系統包括：車輛子系統(1)、數據測控子系統(2)、模型支持子系統(3)；其中，數據測控子系統(2)和模型支持子系統(3)安裝于車輛子系統(1)上，試驗模型(4)安裝于模型支持子系統(3)之上。?

數據測控子系統(2)、模型支持子系統(3)由一輛汽車搭載，汽車本身構成車輛子系統(1)，基本試驗狀態為汽車以某速度勻速行駛，以產生相對于試驗模型的來流速度。?

該平臺的應用對象為可能發生空氣動力學問題或氣動彈性問題的各種試驗模型(4)。試驗模型(4)通過模型支持子系統(3)安裝于車頂，用以模擬飛行器在空中飛行的來流條件或結構在風場中的來流條件。模型支持子系統(3)包括模型安裝接口(6)和隔振臺(5)。模型支持子系統(3)的模型安裝接口(6)為可替換模塊，提供各種規格的螺栓孔和安裝夾具，適應各種模型的安裝要求；隔振臺(5)吸收、隔離來自路面和車輛的振動，為模型提供一個穩定的支持條件。隔振臺(5)可以包括各種可調阻尼的減震器(如可調阻尼彈簧、可調阻尼空氣彈簧)，隔振臺(5)的底部安裝于車輛承力結構上，隔振臺(5)的頂部為模型安裝接口。?

數據測控子系統(2)包括在車內安裝的數據采集系統、觀測計算機和控制計算機(工控機)。該系統設備可由諸如一個車載220V交流電源供電。試驗模型(4)和數據測控子系統(2)之間由低噪聲同軸電纜連接，用于傳遞數據。該系統可實現模型時域數據(結構加速度、速度、位移、應變、應力等)的測量和/或保存。數據測控子系統中的工控機可在對試驗模型安裝伺服作動系統(舵機及其反饋系統)時實現伺服系統的控制律。在加入伺服作動系統后，可以根據測量信號對帶有作動系統的試驗模型(4)進行操控，從而作為先進伺服控制理論的驗證平臺。為改善信號質量，提高信噪比，工控機與試驗模型的伺服作動系統通過信號調理電路連接。?

本發明的上述系統可以對試驗模型(4)的飛行或運行狀態進行模擬，以及對試驗模型(4)的空氣動力學性能或氣動彈性性能進行驗證。?

本發明的有益效果主要體現在：?

1.本發明專利通過汽車行駛模擬真實試驗模型所受的氣動力，在一定程度上解決了目前模型吹風的困難，具有重要的實用價值；?