[發明專利]一種分布式六分量氣動力測量方法

在審

• 申請號: 202011591730.5
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112747893A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 賈毅;鄭芳;張秋實;張家寶
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01L11/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種分布式六分量氣動力測量方法，其特征在于，采用一種氣浮風洞試驗測試設備實現，所述氣浮風洞試驗測試設備包括固定框架(1)，浮動框架(2)和氣浮支撐裝置(16)；

浮動框架(2)通過氣浮支撐裝置(16)浮于固定框架(1)上方，試驗模型固定在浮動框架(2)上，作用于試驗模型的氣動力通過浮動框架(2)的運動傳給傳感器實現測量；

所述氣浮支撐裝置(16)包含平臺組件(18)、氣浮塊(4)和氣浮螺桿(5)；

所述平臺組件(18)固定安裝于固定框架(1)上表面，包括下部的水平調節結構(3)和上部的氣浮支撐平臺(17)，水平調節結構(3)用于調整氣浮支撐平臺(17)的水平度，氣浮支撐平臺(17)用于將噴氣壓力轉化為對氣浮塊(4)的支撐力；

所述氣浮塊(4)置于氣浮支撐平臺(17)上方，氣浮塊(4)下表面與氣浮支撐平臺(17)上表面接觸；

氣浮塊(4)下表面設有出氣孔，內部設有通氣通道，通氣通道連接外部壓縮空氣入口和出氣孔，壓縮空氣通過出氣孔向下噴出，進而使氣浮塊(4)上浮；

所述氣浮螺桿(5)下端與氣浮塊(4)上表面通過球鉸連接，使氣浮螺桿(5)具有三個轉動自由度；浮動框架(2)固定于氣浮螺桿(5)上，氣浮塊(4)上浮時帶動浮動框架(2)上浮；

具體步驟如下：

S1在所述氣浮風洞試驗測試設備中安裝法向力傳感器、軸向力傳感器和側向力傳感器；

S2讀取各傳感器測量結果；

S3根據各傳感器測量結果計算試驗模型受到的軸向力、法向力、側向力、滾轉力矩、偏航力矩和俯仰力矩。

2.根據權利要求1所述的一種分布式六分量氣動力測量方法，其特征在于，步驟S1中，

所述法向力傳感器分為四組，固定在浮動框架(2)上，法向力傳感器組(y1)與法向力傳感器組(y2)之間、法向力傳感器組(y3)與法向力傳感器組(y4)之間關于過浮動框架中心Z方向的對稱軸對稱；法向力傳感器組(y1)與法向力傳感器組(y4)之間、法向力傳感器組(y2)與法向力傳感器組(y3)之間關于過浮動框架中心X方向的對稱軸對稱；

所述軸向力傳感器分為兩組，同時連接固定框架(1)和浮動框架(2)，軸向力傳感器組(x1)和軸向力傳感器組(x2)關于固定框架中心的Z方向的對稱軸對稱；

所述側向力傳感器分為四組，同時連接固定框架(1)和浮動框架(2)，側向力傳感器組(z1)與側向力傳感器組(z2)之間、側向力傳感器組(z3)與側向力傳感器組(z4)之間關于過浮動框架中心Z方向的對稱軸對稱；側向力傳感器組(z1)與側向力傳感器組(z4)之間、側向力傳感器組(z2)與側向力傳感器組(z3)之間關于過浮動框架中心X方向的對稱軸對稱；

所述步驟S2中，讀取法向力傳感器組的測量結果Y1、Y2、Y3、Y4、軸向力傳感器組的測量結果X1、X2和側向力傳感器組的測量結果Z1、Z2、Z3、Z4；

所述步驟S3中，計算試驗模型受到的軸向力、法向力、側向力、滾轉力矩、偏航力矩和俯仰力矩的方法為：

軸向力A＝X1-X2；

法向力N＝Y1+Y2+Y3+Y4；

側向力Z＝Z1+Z2-Z3-Z4；

滾轉力矩MX＝L2×(Y1+Y2-Y3-Y4)；

偏航力矩MY＝L1×(Z1+Z4-Z2-Z3)；

俯仰力矩MZ＝L1×(Y1+Y4-Y2-Y3)；

所述L2為各組法向力傳感器之間在Z方向上的距離，L1為各組側向力傳感器之間在X方向上的距離；

所述X，Y和Z方向為氣浮風洞試驗測試設備坐標系中X，Y和Z軸的方向。

所述氣浮風洞試驗測試設備坐標系以浮動框架2中心點為原點，試驗模型的軸向力方向為X軸，試驗模型的法向力方向為Y軸，試驗模型的側向力方向為Z軸。

3.根據權利要求2所述的一種分布式六分量氣動力測量方法，其特征在于，所述步驟S1中，每組法向力傳感器組、軸向力傳感器組和側向力傳感器組中包含至少一個相應傳感器；每組法向力傳感器組、軸向力傳感器組和側向力傳感器組的測量結果為每組法向力傳感器組、軸向力傳感器組和側向力傳感器組中包含的所有傳感器測量結果的合成。