[發明專利]機彈分離投放試驗垂直加速度模擬不足修正方法及裝置

在審

• 申請號: 202210345576.6
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114781281A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 董金剛;楊樂天;王帥;張晨凱;張江
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/15;G01M9/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種機彈分離投放試驗垂直加速度模擬不足修正方法及裝置，包括：通過圖像識別，獲得載彈的運動特性隨時間的變化曲線；根據載彈的運動特性隨時間的變化曲線，采用氣動參數辨識方法得到載彈在載機干擾流場中的氣動系數；利用載彈自由流氣動系數、載彈在載機干擾流場中的氣動系數，對載彈的干擾氣動力進行建模；利用載彈全尺寸的動力學參數，基于載彈的干擾氣動力模型，進行載彈的運動學仿真，通過運動學仿真獲得全尺寸載彈的運動特性。本發明方法能夠實現對風洞模型投放試驗中由于垂直加速度模擬不足導致的機彈分離運動特性模擬不準進行有效修正。

技術領域

本發明涉及一種機彈分離投放試驗垂直加速度模擬不足修正方法及裝置，即一種機彈分離模型投放試驗垂直加速度模擬不足修正方法、修正裝置，屬于試驗空氣動力學領域。

背景技術

機彈分離問題是機載武器(也稱為載彈)面臨的一個重要問題，載彈在載機的干擾流場中會出現不可控的運動特性，極端情況會出現機彈相碰，危機機彈安全的現象，所以載彈在設計階段必須開展機彈安全性考核試驗，機彈分離模型投放試驗是在風洞中進行機彈分離安全性考核的一種有效手段。

在風洞中進行機彈分離模型投放試驗，需要進行載彈的動力學相似設計，高速風洞中由于需要模擬氣動的壓縮效應，馬赫數相似是動力學相似必須要保證的基本條件，所以高速風洞中動力學相似設計比低速風洞要復雜的多，由于風洞試驗模型的縮比效應，很難做到完全的動力學相似。目前，在高速風洞中普遍采用的是“輕模型法”動力學相似設計方法，該方法在法實際應用中較容易實現，但是存在垂直加速度模擬不足，對載彈下落的位移模擬不準確，使載彈在下落過程中受到的氣動干擾模擬不真實，會導致姿態角不準確等問題，需要對得到的試驗結果進行修正。常規的修正方法有試驗中修正及試驗后的公式修正，試驗中修正方法存在難以實現或者修正效果不好等問題，而試驗后的公式修正，只是對下落的位移進行了不足量的疊加，沒有考慮在機彈分離過程中會出現“氣動-運動-氣動-運動”的耦合作用，載彈與載機分離過程中受到的氣動干擾效應隨下落位移變化，下落位移會影響載彈受到的氣動干擾力/力矩特性，而載彈的氣動力/力矩又會影響載彈的運動姿態。在風洞模型投放試驗中，由于垂直加速度模擬不足導致的下落位移減小會對載彈受到的干擾氣動力/力矩產生影響，不但影響載彈的下落位移還會影響載彈的姿態，所以試驗后只對垂直位移進行補償的方法不能對載彈的位置和姿態進行準確的修正。所以，需要建立一種能考慮下落位移不足對干擾氣動力影響，并進行下落位移以及干擾氣動力綜合差量進行修正的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，解決了垂直加速度模擬不足導致的機彈分離運動特性模擬不準問題。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種機彈分離投放試驗垂直加速度模擬不足修正方法，包括：

通過圖像識別，獲得載彈的運動特性隨時間的變化曲線；

根據載彈的運動特性隨時間的變化曲線，采用氣動參數辨識方法得到載彈在載機干擾流場中的氣動系數；

利用載彈自由流氣動系數、載彈在載機干擾流場中的氣動系數，對載彈的干擾氣動力進行建模；

利用載彈全尺寸的動力學參數，基于載彈的干擾氣動力模型，進行載彈的運動學仿真，通過運動學仿真獲得全尺寸載彈的運動特性。

優選的，所述采用氣動參數辨識方法得到載彈在載機干擾流場中的氣動系數，氣動參數辨識時載彈動力學參數是風洞試驗時使用的載彈的動力學相似參數，辨識后得到載彈氣動參數是氣動力系數隨下落位移、姿態角變化的數據。

優選的，采用自由流氣動力模型和氣動力的擾動量模型，對載彈的干擾氣動力進行建模。

優選的，載彈的干擾氣動力模型為：

C＝C_f(α,β)+C_i(r,Ω)