[發明專利]吸氣式高超聲速飛行器分段部件氣動力的測量方法

有效

• 申請號: 201610362016.6
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN106017857B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 賀偉;孫良;王琪;高昌;于時恩;張小慶;李宏斌;任虎;呂金洲;郭鵬宇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63820部隊吸氣式高超聲速技術研究中心
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 敖歡,葛啟函

1.一種吸氣式高超聲速飛行器分段部件氣動力的測量方法，用于高超聲速風洞試驗中，其特征在于：將吸氣式高超聲速飛行器分為前體、燃燒中段和后體三部分，以進氣道出口為前體和燃燒中段的分界線，以尾噴管入口為燃燒中段和后體的分界線，燃燒中段設有支架，在前體和燃燒中段之間設有前天平，燃燒中段和后體之間設有后天平，燃燒中段和支架之間設有中天平，通過在高超聲速風洞中開展測力試驗，前天平和后天平分別對前體和后體的氣動力進行測量，中天平對整機的氣動力進行測量，對三臺天平的測力結果進行解算得到各個部件的氣動力和力矩；前體、燃燒中段和后體為3個獨立的部分，前體通過螺釘與前天平連接，前天平再通過螺釘與第一支撐板相連，第一支撐板利用銷釘定位并通過螺釘與燃燒中段固連，后體通過螺釘與后天平連接，后天平再通過螺釘與第二支撐板相連，第二支撐板利用銷釘定位并通過螺釘與燃燒中段固連；燃燒中段通過螺釘與中天平相連，中天平再通過螺釘固定在支架上。

2.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于：三臺天平為六分量應變天平。

3.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于：所述天平均采用扁平框式結構，即：將天平浮動框和固定框布置在相同的水平高度上，軸向力元件用偏心梁，其余五分量用矩形梁，分別對稱布置在天平設計中心前后。

4.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于：前體和燃燒中段之間、燃燒中段和后體之間保留0.5-1.5mm的縫隙。

5.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于：前體和燃燒中段之間、燃燒中段和后體之間的縫隙采用耐高溫橡膠進行密封。

6.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于：三臺天平分別測量前體、整機和后體的氣動力和力矩，并且其測得的力和力矩分量是相對各自校準中心的，需要經過一定換算才能得到各部件相對模型力矩參考點的氣動力和力矩，假設前、中、后三臺天平的校準中心和模型的力矩參考點在體軸系下的坐標分別為(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，(x₃,y₃,z₃)和(x_m,y_m,z_m)，三臺天平的測力結果分別為(X’₁,Y’₁,Z’₁,Mx’₁,My’₁,Mz’₁)，(X’₂,Y’₂,Z’₂,Mx’₂,My’₂,Mz’₂)和(X’₃,Y’₃,Z’₃,Mx’₃,My’₃,Mz’₃)，三臺天平的測力結果相對模型力矩參考點表示為，

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_1=X_1^{\′}& {\mathrm{Mx}}_1={\mathrm{Mx}}_1^{\′}-Y_1^{\′}(z_1-z_m)+Z_1^{\′}(y_1-y_m)\\ Y_1=Y_1^{\′}& {\mathrm{My}}_1={\mathrm{My}}_1^{\′}+X_1^{\′}(z_1-z_m)-Z_1^{\′}(x_1-x_m)\\ Z_1=Z_1^{\′}& {\mathrm{Mz}}_1={\mathrm{Mz}}_1^{\′}-X_1^{\′}(y_1-y_m)+Y_1^{\′}(x_1-x_m)\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_2=X_2^{\′}& {\mathrm{Mx}}_2={\mathrm{Mx}}_2^{\′}-Y_2^{\′}(z_2-z_m)+Z_2^{\′}(y_2-y_m)\\ Y_2=Y_2^{\′}& {\mathrm{My}}_2={\mathrm{My}}_2^{\′}+X_2^{\′}(z_2-z_m)-Z_2^{\′}(x_2-x_m)\\ Z_2=Z_2^{\′}& {\mathrm{Mz}}_2={\mathrm{Mz}}_2^{\′}-X_2^{\′}(y_2-y_m)+Y_2^{\′}(x_2-x_m)\end{array}\right.---\left(2\right)$

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_3=X_3^{\′}& {\mathrm{Mx}}_3={\mathrm{Mx}}_3^{\′}-Y_3^{\′}(z_3-z_m)+Z_3^{\′}(y_3-y_m)\\ Y_3=Y_3^{\′}& {\mathrm{My}}_3={\mathrm{My}}_3^{\′}+X_3^{\′}(z_3-z_m)-Z_3^{\′}(x_3-x_m)\\ Z_3=Z_3^{\′}& {\mathrm{Mz}}_3={\mathrm{Mz}}_3^{\′}-X_3^{\′}(y_3-y_m)+Y_3^{\′}(x_3-x_m)\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中X,Y,Z表示沿x,y,z三個坐標軸方向的氣動力，Mx,My,Mz表示相對x,y,z三個坐標軸的氣動力矩，氣動力和力矩的下標“1,2,3”分別表示前、中、后三臺天平的測力結果，上標“’”表示天平的直接測力結果，不帶上標“’”表示將力矩參考點從天平校準中心變到模型力矩參考點后的結果，從整機氣動力和力矩中扣除前體和后體的氣動力和力矩得燃燒中段的氣動力和力矩，即三段的氣動力和力矩分別表示為，

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_{fore}=X_1& {\mathrm{Mx}}_{fore}={\mathrm{Mx}}_1\\ Y_{fore}=Y_1& {\mathrm{My}}_{fore}={\mathrm{My}}_1\\ Z_{fore}=Z_1& {\mathrm{Mz}}_{fore}={\mathrm{Mz}}_1\end{array}\right.---\left(4\right)$

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_{comb}=X_2-X_1-X_3& {\mathrm{Mx}}_{comb}={\mathrm{Mx}}_2-{\mathrm{Mx}}_1-{\mathrm{Mx}}_3\\ Y_{comb}=Y_2-Y_1-Y_3& {\mathrm{My}}_{comb}={\mathrm{My}}_2-{\mathrm{My}}_1-{\mathrm{My}}_3\\ Z_{comb}=Z_2-Z_1-Z_3& {\mathrm{Mz}}_{comb}={\mathrm{Mz}}_2-{\mathrm{Mz}}_1-{\mathrm{Mz}}_3\end{array}\right.---\left(5\right)$

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_{aft}=X_3& {\mathrm{Mx}}_{aft}={\mathrm{Mx}}_3\\ Y_{aft}=Y_3& {\mathrm{My}}_{aft}={\mathrm{My}}_3\\ Z_{aft}=Z_3& {\mathrm{Mz}}_{aft}={\mathrm{Mz}}_3\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中下標fore表示前體，下標comb表示燃燒中段，下標aft表示后體，經過上述變換，就得到各部件的氣動力和力矩。