[發明專利]一種用于風洞跨聲速試驗前室超壓的預判方法

有效

• 申請號: 201611179945.X
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106813890B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 王復春;宋法振;侯逸青;楊輝
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐輝

本發明涉及一種用于風洞跨聲速試驗前室超壓的預判方法，獲取試驗期望馬赫數M0，判斷是否滿足1.5MA>M0>1MA，如果是，則選取某次試驗產生的第一個馬赫數數據M1開始的n個馬赫數Mi數據組成的數據段，判斷M0?Mi的差是否均大于閾值dm1及這n個馬赫數的最大最小值之差是否小于閾值dm2，如果條件都為真，則判斷此時總吹風時間是否大于閾值T0，以及模型攻角α是否大于閾值α0，如果兩個條件也都為真，則判斷總壓即將超壓，發出報警。本發明能夠在超壓發生前幾秒到十幾秒發出超壓預警，從而及時關車，保護風洞、模型及設備的安全，措施有效，有效率在99％以上。

技術領域

本發明涉及一種用于風洞跨聲速試驗前室超壓的預判方法，屬于風洞試驗領域。

背景技術

風洞的跨聲速試驗是指在馬赫數在聲速附近進行的風洞試驗，在風洞試驗中具有比較特殊的特性，對流場的控制也比較復雜。尤其是當馬赫數大于1倍聲速的時候，如果模型的阻塞比過大，就有可能導致壅塞現象的發生。如果發生壅塞，用提高前室總壓的方式來提高馬赫數的控制方法就會失效，試驗段靜壓會隨著前室總壓的提高而等比例同步提高，從而馬赫數保持不變，參見圖1。控制系統看到馬赫數沒有變化就會繼續提高總壓，直到前室超過安全壓力。這就是前室超壓現象的根本原因。

一般來講，風洞的超壓保護功能正常工作的話會在總壓超過安全壓力的時候自動關車，但如果超壓保護系統出現故障而沒有能夠及時發現，就可能導致模型和支桿承受過大的載荷，從而導致模型被吹飛吹廢；另外還有一些特殊的模型，如大翼展的飛機模型等，其阻塞比本身就很大，當模型攻角逐漸增大阻塞比也不斷增大，很容易導致超壓，設置的安全壓力有可能高于其所能承受的壓力，并且模型在發生超壓的時候總是在帶很大攻角的情況下被迫關車，這些情況都有可能導致模型損毀。以上情況大大降低了試驗的安全性，相關單位也會承受相當的損失。如何有效地對風洞跨聲速試驗前室超壓的情況進行預測，是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種有效預測風洞跨聲速試驗前室超壓的預測算法，能夠提前幾秒到十幾秒的時間給風洞操作人員發生預警，使操作人員能夠有條不紊的執行關車的操作，參見圖2與圖3的對比。

本發明目的通過如下技術方案予以實現：

提供一種用于風洞跨聲速試驗前室超壓的預判方法，包括如下步驟：

(1)獲取試驗期望馬赫數M0，判斷是否滿足1.5MA>M0>1MA，如果否，則判定本次試驗總壓不會發生超壓，結束風洞跨聲速試驗前室超壓預判；如果是，則進入步驟(2)；

(2)確定選取馬赫數的數據點數n；從試驗吹風產生的第一個馬赫數數據開始選取n個馬赫數的數據點，第i個數據點對應的馬赫數為Mi；

(3)判斷M0-Mi是否大于閾值dm1，如果不大于，則判斷目前沒有發生超壓的危險，如果大于則進入步驟(4)；

(4)獲取這n個馬赫數數據中的最大值Mmax和最小值Mmin，判斷Mmax-Mmin是否大于閾值dm2，如果大于，則判斷目前沒有發生超壓的危險，如果不大于，則進入步驟(5)；

(5)判斷從試驗開始到此時的總吹風時間是否大于閾值T0，如果小于，則認為目前沒有發生超壓的危險，如果大于，則進入步驟(6)；

(6)判斷此時的模型的攻角α，如果攻角α小于設定的閾值α₀，則認為目前沒有發生超壓的危險，如果攻角值已經大于α₀，則判斷總壓即將超壓，輸出報警信號；

(7)如果認為目前沒有發生超壓的危險，則判斷試驗是否結束，如果試驗沒有結束則將第一個馬赫數數據剔除，將新產生的第n+1個數據點加到數據隊列的尾部，重新組成n個馬赫數的數據點，并返回步驟(3)，如果試驗結束，則結束風洞跨聲速試驗前室超壓預判。