[發明專利]使用高精準度氣動力模型的捕獲軌跡在線試驗方法

有效

• 申請號: 201810934899.2
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109297665B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 魯文博;王天旭;王峰;易家寧
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M9/08
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

本發明提供一種使用高精準度氣動力模型的捕獲軌跡在線試驗方法包括：使用高精準度氣動力模型的捕獲軌跡在線試驗流程、載機對外掛物干擾量計算方法、外掛物誘導迎角側滑角計算方法、氣動力多維插值方法、外掛物高精準度氣動力模型構造方法。本方法主要特點在于求解六自由度方程時，外掛物的氣動力不使用試驗時直接測量的氣動力，而是使用包含了誘導迎角側滑角影響的外掛物氣動力參與軌跡解算；在有載機干擾條件時姿態下的氣動力減去外掛物無載機干擾條件時，姿態下的氣動力。本發明有效解決了捕獲軌跡試驗時由于外掛物相對于載機運動不能模擬而帶來的氣動力失真問題，對捕獲軌跡試驗數據的準確度做出了重大提升。

技術領域

本發明屬于風洞試驗技術領域，具體涉及一種使用高精準度氣動力模型的捕獲軌跡在線試驗方法。

背景技術

捕獲軌跡試驗技術是一種研究外掛物從載機分離軌跡的特種風洞試驗技術。其技術原理為：在風洞中使用主支撐機構支撐載機模型，試驗時載機模型固定不動，提供干擾流場；使用六自由機構和六應變天平支撐外掛物模型；給定分離初始條件之后，在風洞中外掛物模型相對于載機模型的初始位置上，測量外掛在載機干擾流場上的氣動力(CA,CY,CL,CK,Cm,Cn)；測得的氣動力換算到飛行條件，再結合其他已知參數，給定積分步長，求解六自由度運動方程，求解出下一時刻外掛物相對于載機的線速度(U,V,W)、角速度(P,Q,R)、線位移(X,Y,Z)及角位移(θ,Ψ,Ф)；然后將外掛用六自由度機構移測至該位置和姿態，重復前述步驟，得到整條分離軌跡。

從上述原理可以看出，捕獲軌跡試驗是一種準定常方法，其測得的氣動力，不能包含外掛物相對于載機運動所帶來的氣動力部分。外掛物相對于載機的運動，會帶來誘導迎角和側滑角，使得六自由度機構支撐的外掛物姿態角無法準確反映外掛的真實迎角α和側滑角β(圖2)，圖2說明了造成這種失真的原因。在外掛物相對于載機運動速度較大時，此種失真會對軌跡結果產生顛覆性影響。

發明內容

基于以上不足之處，本發明的目的是提供一種使用高精準度氣動力模型的捕獲軌跡在線試驗方法，能夠修正上述誘導迎角側滑角帶來的氣動力失真影響。

本發明所采用的技術方案如下：一種使用高精準度氣動力模型的捕獲軌跡在線試驗方法，首先完成初始化設置，風洞流場建立，六自由度支撐外掛物模型到達初始位置，然后按如下步驟試驗：

(1)分別獲取以下數據：

外掛物相對載機：俯仰角位移θ、偏航角位移Ψ、滾轉角位移Ф、軸向線速度U、側向

線速度V、法向線速度W和自由來流速度UA，

然后分別測量外掛物的如下氣動力系數：

軸向氣動力系數CA、側向氣動力系數CY、法向氣動力系數CL、滾轉氣動力矩系數

CK、俯仰氣動力矩系數Cm和偏航氣動力矩系數Cn，

(2)不考慮外掛物誘導迎角側滑角，計算未計及速度差時外掛物的靜態迎角α₁和未計及速度差時外掛物的靜態側滑角β₁：

式中UAe，VAe，WAe系自由來流速度矢量在外掛物體軸系下的投影；

(3)使用步驟1中的數據，計算計及速度差時外掛物的迎角α₂和計及速度差時外掛物的側滑角β₂：

式中Ue，Ve，We系外掛物相對于載機的速度矢量在外掛物體軸系下的投影；