[發明專利]一種風洞連續變攻角測力試驗數據修正方法

有效

• 申請號: 201810126677.8
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108332937B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 黃昊宇;黃輝;凌忠偉;張鑫;張偉;別炎華;白本奇;楊永能;葉成;何帆
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 鄭健

本發明公開了一種風洞連續變攻角測力試驗數據修正方法，修正量包括天平信號延時、模型自重、天平支桿彈性角、模型慣性力和離心力。在無風狀態下模型按一定角度區間做周期運行，運行過程中按固定采樣率連續采集攻角和天平信號，分別計算天平各分量與攻角的互相關函數，根據互相關函數的峰值即可得到天平各分量相對攻角的精確延時。將自重數據和試驗數據進行數字濾波及延時修正后，結合天平文件計算得到天平支桿彈性角及各軸系間的角度關系，可得到模型實際攻角，按一定攻角間隔對自重數據和試驗數據分別進行插值，將兩者插值數據相減即可同時實現模型自重、慣性力及離心力的修正。

技術領域

本發明屬于航空航天空氣動力學風洞試驗技術領域，特別涉及一種風洞連續變攻角測力試驗數據修正方法。

背景技術

風洞是一種產生可控均勻氣流的管狀試驗裝置，用于模擬飛行器在不同飛行高度和速度條件下的氣動力現象。風洞測力試驗是指通過應變天平測量氣流作用在模型上的氣動力的試驗。常規階梯測力試驗采用模型階梯運行的方式，模型運行到指定攻角后，采集系統完成采集，然后模型運行下一個攻角，依次循環完成所有攻角的采集。試驗結束后根據天平信號、模型攻角和流場參數即可直接計算得到氣動力和力矩系數。風洞試驗中模型攻角按連續運行方式開展的測力試驗稱為連續變攻角測力試驗，連續運行方式指模型根據設置的起始和終止攻角，按照固定速率連續運行，采集系統按照一定采樣率連續采集數據。相對常規階梯試驗，連續變攻角試驗具備試驗時間短、數據連續的優點。

風洞試驗使用的天平，一般指的是粘貼有應變片的金屬支桿，用于測量安裝在天平上的模型所受力和力矩，一般為六分量天平，如圖3所示，包含三維坐標系中三個方向的力X，Y，Z，和沿三個坐標軸旋轉的力矩Mx，My，Mz。通過校準裝置對天平施加一組力和力矩的，根據天平輸出信號及支桿變形情況可得到天平校準證書。天平校準證書可計算得到自重及試驗過程中模型受力、力矩及支桿彈性角。

受模型慣性力、離心力及氣動滯后的影響，且攻角與天平信號經過信號調理與采集系統后存在數據不一致的現象，無法直接使用連續變攻角測力試驗數據進行計算，需要對試驗數據進行修正。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種風洞連續變攻角測力試驗數據修正方法，包括以下步驟：

步驟一、設置信號調理設備和采集系統參數，安裝天平及模型，并調平模型；

步驟二、設置模型攻角系統運行參數，其包括運行攻角、投放位置、加減速速率和運行速度；

步驟三、在風洞無風條件下，設置試驗參數并運行模型攻角系統和采集系統，得到自重初讀數和自重數據；在風洞有風條件下，設置試驗參數并運行模型攻角系統和采集系統，得到試驗初讀數和試驗數據；

步驟四、使用無延時數字濾波器對自重數據和試驗數據進行濾波處理；

步驟五、天平信號延時計算：攻角系統運行參數與試驗過程保持一致，在風洞無風狀態下，模型在設定攻角范圍內連續運行3～5個周期，運行過程中采集攻角及天平各分量信號；通過求天平各分量信號與攻角信號互相關函數的方式計算得到天平各分量信號相對攻角信號的延時，其中1個周期為：最小攻角→最大攻角→最小攻角；

步驟六、延時數據修正：根據步驟五的延時計算結果對天平的自重數據和試驗數據進行延時修正；

步驟七、支桿彈性角修正；使用自重數據、試驗數據和天平校準文件分別計算得到模型在自重及試驗狀態所受力、力矩及支桿彈性角，結合濾波后的攻角、支桿彈性角、攻角軸系與天平軸系的角度、天平軸系與模型體軸系的角度等參數計算得到模型的實際角度；