[發(fā)明專利]一種基于風洞的空中加油仿真試驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210277512.7
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114476122B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 史曉軍;徐揚帆;吳軍強;陶洋;吳繼飛;陳植;劉大偉;楊振華;賈巍;李陽;張昌榮;劉光遠;閆昱;曾開春;劉祥;楊可朋;劉超
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60;G06F30/20
• 代理公司: 北京方安思達知識產(chǎn)權代理有限公司 11472
• 代理人: 李彪;武玥

1.一種基于風洞的空中加油仿真試驗方法，基于一種空中加油仿真試驗裝置實現(xiàn)，所述裝置設置在風洞槽壁試驗段，在高速氣流環(huán)境下模擬實際的空中加油過程；所述裝置包括：加油機模型、受油機模型、加油軟管、加油錐和運動機構；其中，加油軟管的一端與加油機模型連接，另一端與加油錐連接，運動機構用于控制受油機模型與加油錐的距離與角度，實現(xiàn)受油機模型的受油口與加油錐的逐步接近直至對接；

所述方法包括：

步驟s0)在加油軟管表面設置若干個標記點，設置風洞的馬赫數(shù)為Ma＝0.5～0.7；

步驟s1)受油機模型的內(nèi)置相機將采集的空間位置圖像通過信號傳輸線實時傳輸至上位機；

步驟s2)加油機模型的動態(tài)天平實時記錄加油機模型的氣動力數(shù)據(jù)并通過信號傳輸線實時傳輸至上位機；

步驟s3)根據(jù)上位機的控制，受油機模型的運動機構調(diào)整受油機模型與加油錐的距離與角度；

步驟s4)基于模型視頻變形測量技術，通過兩個以上攝像機對同一個標記點進行成像，得到加油軟管表面每個標記點的空間位置坐標，所述攝像機設置在風洞試驗段側(cè)窗；

步驟s5)將每個標記點的空間位置坐標投影變換至試驗模型坐標系的xy平面；

步驟s6)當受油機模型的受油口與加油錐未完成對接時，轉(zhuǎn)至步驟s1)；否則，轉(zhuǎn)至步驟s7)；

步驟s7)根據(jù)模擬受油機與加油錐間不同距離時得到的每個標記點的空間位置坐標投影，計算加油軟管的姿態(tài)變化，并根據(jù)加油機模型的動態(tài)天平實時記錄的加油軟管和加油錐的氣動力數(shù)據(jù)完成綜合分析；

所述步驟s7)的計算加油軟管的姿態(tài)變化具體包括：

其中，θ表示扭轉(zhuǎn)變形角度，表示零狀態(tài)時第i個標記點在xy平面的投影坐標，表示變形后第i個標記點在xy平面的投影坐標，T_x表示截面后掠位移，T_y表示截面彎曲變形。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于風洞的空中加油仿真試驗方法，其特征在于，所述受油機模型的受油口內(nèi)設置第一磁性部件，加油錐內(nèi)設置第二磁性部件，第一磁性部件和第二磁性部件的陰陽極性相反。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于風洞的空中加油仿真試驗方法，其特征在于，所述受油機模型的前端為光學玻璃，內(nèi)置相機，所述相機透過光學玻璃拍攝加油錐，實時獲取動態(tài)模擬加油對接時加油錐的空間位置圖像，并通過信號傳輸線實時傳輸至上位機。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于風洞的空中加油仿真試驗方法，其特征在于，所述受油機模型的后端連接運動機構，所述運動機構根據(jù)上位機的控制實現(xiàn)受油機模型前后、上下和左右不同方位的運動，直至受油機模型的受油口與加油錐的逐步接近至對接。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于風洞的空中加油仿真試驗方法，其特征在于，所述加油機模型通過安裝在風洞槽壁的整流支架固定。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于風洞的空中加油仿真試驗方法，其特征在于，所述加油機模型內(nèi)部設置動態(tài)天平，用于獲取加油軟管和加油錐的氣動力數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于風洞的空中加油仿真試驗方法，其特征在于，所述加油軟管為內(nèi)置鋼絲網(wǎng)的橡膠管，所述加油錐為高強度鋁合金材質(zhì)。

8.根據(jù)權利要求1所述的基于風洞的空中加油仿真試驗方法，其特征在于，所述步驟s4)的每個標記點的空間位置坐標(X,Y,Z)滿足下式：

其中，F(xiàn)_x,F_y分別為鏡頭x方向和y方向的等效焦距，C_x,C_y分別為相機光軸在像平面中的x方向和y方向的投影位置，X₀,Y₀,Z₀分別為相機光心的三維坐標，r₁₁,r₁₂,r₁₃,r₂₁,r₂₂,r₂₃,r₃₁,r₃₂,r₃₃均為相機投影的不同外部參數(shù)，X，Y，Z為目標點的空間三維坐標，x，y為目標點的圖像像點坐標。