[發明專利]一種級間分離風洞自由飛試驗模型分離軌跡預估方法

有效

• 申請號: 201811280756.0
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109238636B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 蔣增輝;宋威;薛飛;王譽超;魯偉
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

一種級間分離風洞自由飛試驗模型分離軌跡預估方法，步驟一、確定分離前飛行器模型以及分離后各分離體模型的攻角?力學系數表；步驟二、設定分離前飛行器模型自由飛行試驗的初始發射參數和初始發射位置，設定分離前飛行器模型的分離位置；步驟三、預估分離前飛行器模型自由飛行試驗飛行軌跡數據；步驟四，確定各分離模型的初始發射位置和發射參數；步驟五，預估分離模型分離軌跡數據；步驟六，判斷各分離體模型分離軌跡數據是否滿足試驗要求，若不滿足，則重新設定步驟二中的初始發射參數/發射位置值，重新從步驟三開始執行，直至各分離體模型分離軌跡數據滿足試驗要求；或者重新調整分離位置，從步驟四開始執行，直至各分離體模型分離軌跡數據滿足試驗要求。

技術領域

本發明屬于風洞特種試驗領域，特別涉及一種級間分離風洞自由飛試驗模型分離軌跡預估方法。

背景技術

風洞自由飛試驗是飛行器動態特性和多體分離問題研究中的一種重要手段。其試驗原理是在保證風洞試驗與飛行狀態的動力學相似的情況下，真實地再現飛行器自由飛行狀態下由非定常氣動力作用下的動態特性或分離過程中的多體干擾，通過高速攝影對飛行器的運動特征或分離過程進行直接記錄和觀察，同時基于氣動參數辨識技術，根據試驗中高速攝像機拍攝記錄的模型角位移和線位移數據，獲得飛行器的靜、動穩定導數系數，以及阻力、升力和俯仰力矩系數等。

級間分離風洞自由飛試驗是在風洞模型自由飛試驗的基礎上開展的模型級間分離試驗，將保證模型一、二級在分離前后及分離過程中均全部處于自由飛行的狀態下，因而能夠較為真實的在風洞中模擬實際飛行狀態下的一、二級分離過程及其相互影響和干擾，且風洞自由飛試驗要求一、二兩級嚴格模擬飛行器外型、質量特性及運動參數，包括質心、質量、慣量以及解鎖方式、分離力的大小、形式、相對分離速度等，因此試驗中一、二兩級均按與真實飛行具有相似性的運動規律自由飛行，能夠充分反應級間分離過程的運動與氣動耦合規律。由于從試驗原理上滿足了氣動力與運動瞬態耦合關系，試驗過程即是飛行器分離過程瞬態特性的真實反映，因而在風洞自由飛試驗基礎上開展的級間分離試驗對級間分離過程的模擬非常接近真實飛行狀態。

由于受觀察窗尺寸范圍和模型尺寸縮比比例的限制，模型在觀察窗范圍內自由飛行的時間較短，因此若不能設計飛行器模型及各分離體模型在風洞觀察窗范圍內分離前后合理的飛行軌跡，將使風洞自由飛試驗記錄的有效信息不足而影響對試驗結果的準確分析。

為了能夠在風洞觀察窗范圍內獲得完整的級間分離過程及分離后各分離體的飛行軌跡，需要設計合理的模型在風洞中的初始發射位置和初始發射參數，以確保飛行器模型的整個分離過程及分離后各分離體的一定飛行軌跡均在風洞觀察窗范圍內。

由于風洞自由飛試驗的試驗模型是損耗性的，每次試驗要損失一個模型，因此若模型的分離過程不能較為完整的展現在風洞觀察窗區域內，則會造成試驗有效次數減少或無效次數，這將會造成風洞吹風次數和試驗模型的浪費，增大試驗成本。而若通過一次次實際的風洞自由飛試驗結果來反復調整發射速度和發射位置同樣會造成風洞吹風次數和試驗模型的較大浪費，因此若能夠在試驗前對在一定發射參數和發射位置情況下飛行器模型分離過程及分離后飛行軌跡經過觀察窗區域的情況進行預估，并進而預估出滿足上述使飛行器模型的整個分離過程及分離后各分離體的一定飛行軌跡均在風洞觀察窗范圍內這一要求的飛行器模型初始發射參數和初始發射位置，將對確保試驗效果及降低風洞自由飛試驗的成本具有重要意義。

發明內容

本發明的技術解決問題是：預估飛行模型在風洞中進行自由飛行時的飛行軌跡，并通過不斷修改預估飛行軌跡的初始發射參數和發射位置值，使得預估飛行軌跡在風洞觀察窗的觀察范圍內可以停留較長時間。

本發明的技術解決方案是：一種級間分離風洞自由飛試驗模型分離軌跡預估方法，通過下述方式實現：

步驟一、確定分離前飛行器模型以及分離后各分離體模型的攻角-力學系數表；

步驟二、設定分離前飛行器模型自由飛行試驗的初始發射參數和初始發射位置，設定分離前飛行器模型的分離位置；