[發明專利]一種飛艇附加質量的水動力模型試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201911149211.0
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110887636B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 史圣哲;李徐;鄭小龍;焦俊;王麗麗;李成華
• 申請（專利權）人: 中國特種飛行器研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 衛媛媛

1.一種飛艇附加質量的水動力模型試驗方法，其特征在于，所述方法應用于水動力模型試驗裝置，所述水動力模型試驗裝置包括六自由度運動平臺(1)、連接桿(2)、六分量天平(3)、飛艇水動力模型(4)，其中：六自由度運動平臺(1)為包括六個飼服電動缸的Stewart結構六自由度運動模擬裝置，用于分別向飛艇水動力模型(4)提供六個方向的運動，六自由度運動平臺(1)的下方利用連接桿(2)與六分量天平(3)連接；六分量天平(3)設置在飛艇水動力模型(4)上，六分量天平(3)是測量三個平動方向上力和三個轉動方向上力矩的傳感器，六分量天平(3)防水等級為IP68，六分量天平(3)的坐標原點、方向與飛艇水動力模型(4)坐標原點、方向是一一對應重合，飛艇水動力模型(4)在水壓作用下保持不透水的密閉性能，在空氣中和水中質量不發生變化，飛艇水動力模型(4)為相對舯縱面左右對稱的模型；

方法包括：

飛艇水動力模型(4)在空氣中分別進行各個運動方向上的強迫正弦周期性往復運動，得到空氣中各個運動方向上的時歷力和力矩；

飛艇水動力模型(4)在水中分別進行各個運動方向上的強迫正弦周期性往復運動，得到水中各個運動方向上的時歷力和力矩；

將水中的時歷力和力矩，與空氣中的時歷力和力矩，對應相減，求得飛艇水動力模型(4)各個方向上力和力矩關于運動的同相分量和正交分量，并通過換算得到各個方向上力和力矩的線速度導數、角速度導數、線加速度導數和角加速度導數；

對所述飛艇水動力模型(4)的各個方向上力和力矩的線加速度導數或角加速度導數取反，獲得各個運動方向的附加質量；

根據所述各個運動方向的附加質量，獲得飛艇附加質量矩陣其中，λ_ij為飛艇水動力模型(4)各個運動方向的附加質量；

所述將水中的時歷力和力矩，與空氣中的時歷力和力矩，對應相減，求得飛艇水動力模型(4)各個方向上力和力矩關于運動的同相分量和正交分量，并通過換算得到各個方向上力和力矩的線速度導數和線加速度導數，具體包括：

根據公式：

將所述水中的力和力矩，與所述空氣中的時歷力和力矩，對應相減，求得飛艇水動力模型(4)各個方向上力和力矩關于運動的同相分量和正交分量，并通過換算得到各個方向上力和力矩的線速度導數和線加速度導數；

其中，in表示同相分量、out表示正交分量、Z_水為飛艇在水中運動時六分量天平(3)測量的橫向力、K_水為飛艇在水中運動時六分量天平(3)測量的橫滾力、M_水為飛艇在水中運動時六分量天平(3)測量的艏搖力矩、Z_空氣為飛艇在空氣中運動時六分量天平(3)測量的橫向力、K_空氣為飛艇在空氣中運動時六分量天平(3)測量的橫滾力、M_空氣為飛艇在空氣中運動時六分量天平(3)測量的艏搖力矩、a為飛艇純橫蕩運動的振幅、ω為飛艇純橫蕩運動的頻率、Z_w為飛艇橫向力線速度導數、K_w為飛艇橫滾力矩線速度導數、M_w為飛艇俯仰力矩線速度導數、為飛艇橫向力線加速度導數、為飛艇橫滾力矩線加速度導數、為飛艇俯仰力矩線加速度導數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述飛艇水動力模型(4)運動的各個方向上力和力矩的線加速度導數取反，獲得各個運動方向的附加質量，具體包括：

根據獲得純橫蕩運動的附加質量。