[發(fā)明專利]鈍頭體外形飛行器氣動(dòng)測(cè)量引壓孔布局設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611182413.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108202878B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃震;侯硯澤;左光;郭斌;李憲強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間技術(shù)研制試驗(yàn)中心
• 主分類號(hào): B64F5/00
• 分類號(hào): B64F5/00;B64F5/60;G01M9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種鈍頭體外形飛行器氣動(dòng)測(cè)量引壓孔布局設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

進(jìn)行鈍頭體外形飛行器氣動(dòng)測(cè)量引壓孔的布局模式分析與選擇；

進(jìn)行所述鈍頭體外形飛行器氣動(dòng)測(cè)量引壓孔的位置優(yōu)化與確定；

進(jìn)行所述鈍頭體外形飛行器氣動(dòng)測(cè)量引壓孔的數(shù)量?jī)?yōu)化與確定；

其中，在所述引壓孔的布局模式分析與選擇步驟中，若所述鈍頭體外形飛行器迎風(fēng)面不同區(qū)域的壓力分布存在多峰現(xiàn)象，則采用圓周布局，在所述飛行器鈍頭表面沿圓周方向布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，以全面獲取壓力分布信息；若所述飛行器外表面流場(chǎng)分布特性均勻變化，迎風(fēng)面不同區(qū)域壓力分布單調(diào)變化，則根據(jù)外表面壓力分布梯度，采用十字布局或丁字布局；

其中，所述引壓孔的位置優(yōu)化與確定通過(guò)以下兩種方式完成：

(1)通過(guò)數(shù)值模擬首先確定壓力敏感位置，所述引壓孔的位置選在所述壓力敏感位置，而后，經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)確認(rèn)數(shù)值模擬確定的所述引壓孔的位置，并根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果優(yōu)化調(diào)整具體布局位置；

(2)采用優(yōu)化算法分析、評(píng)估并確認(rèn)所述引壓孔的位置；

其中，在采用所述優(yōu)化算法的方式中，利用敏感度矩陣來(lái)量化特定位置引壓孔對(duì)于攻角α、側(cè)滑角β、沖壓q_c的測(cè)量敏感程度，選擇敏感程度滿足要求的位置布置所述引壓孔，

通過(guò)以下算法獲得分析、評(píng)估并確認(rèn)引壓孔的位置選擇：

以表示飛行器第i個(gè)引壓孔壓力輸出與氣動(dòng)狀態(tài)矢量的函數(shù)，第i個(gè)引壓孔的測(cè)量壓力值表示為

其中，是待辨識(shí)向量，q_c是沖壓，p_∞是靜壓，ε_i是壓力測(cè)量誤差，θ_i是壓力測(cè)壓孔處表面法線與速度矢量之間的夾角，其為引壓孔的位置、攻角α和側(cè)滑角β的函數(shù)，計(jì)算方式如下：

其中，λ_i是引壓孔的位置圓錐角，是引壓孔的位置圓周角；

在t時(shí)刻，n個(gè)引壓孔的測(cè)量輸出形成，定義下述矢量

則壓力測(cè)量矢量和狀態(tài)方程矢量的關(guān)系由如下方程給出

上式近似為

其中，為測(cè)量時(shí)刻的狀態(tài)矢量預(yù)測(cè)值，為增量，即為便于表述，定義n×2維的敏感度矩陣H，

上式中，敏感度矩陣H用來(lái)量化特定位置引壓孔對(duì)于攻角α、側(cè)滑角β、沖壓q_c的測(cè)量敏感程度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍頭體外形飛行器氣動(dòng)測(cè)量引壓孔布局設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法，其特征在于，在所述引壓孔的數(shù)量?jī)?yōu)化與確定步驟中，所述引壓孔數(shù)量的確定，基于測(cè)量的角度，針對(duì)攻角α、側(cè)滑角β、沖壓q_c的測(cè)量敏感程度、氣動(dòng)熱導(dǎo)致引壓孔堵塞概率對(duì)所述引壓孔進(jìn)行冗余配置，并結(jié)合氣動(dòng)測(cè)量算法進(jìn)行確認(rèn)與風(fēng)洞試驗(yàn)，獲得最終引壓孔布局。