[發明專利]一種基于前視反饋的全機模型陣風載荷減緩風洞試驗方法

在審

• 申請號: 202210472625.2
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114910244A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 于金革;吳思禹;曾憲昂;趙冬強;楊希明;蘆士光;張鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司哈爾濱空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M9/06
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 孟策

1.一種基于前視反饋的全機模型陣風載荷減緩風洞試驗方法，其特征在于，方法如下，將全機模型安裝在模型支撐裝置上，將陣風前視測量探頭安裝在距全機模型前方一定距離的陣風前視測量探頭支撐架上，再將傳感器組與采集系統連接,所述的傳感器組包括應變片、陀螺儀、光柵尺及加速度計；

正式試驗前，首先啟動風洞風速，待風速達到預設值后，開啟陣風發生器裝置，發生器葉片按照指定的擺動角度、擺動頻率及波形運動,當陣風擾流到達陣風前視測量探頭時，陣風前視測量探頭將獲得的陣風信息傳遞到信號接收與轉換盒中，由信號接收與轉換盒解算出陣風的擾動量，此時觀察到全機模型在陣風的作用下沉浮和俯仰運動幅度較大，布置在全機模型上的各傳感器的測量值變化較大，采用數據采集與舵面偏轉控制計算驅動舵面偏轉，通過對測量陣風擾動的幅值和頻率進行分析，測試陣風減緩襟翼及升降舵的舵面所需的偏轉角度，記錄全機模型沉浮與俯仰運動穩定、且傳感器數值變化較小時的舵面偏轉角度，采用建立的陣風載荷減緩方程及多次測量結果獲得了陣風擾動量與舵面偏轉角度的關系式；

正式試驗時，重新開啟風洞風速和陣風發生器，首先采集全機模型舵面無偏轉的數據，之后將陣風前視測量探頭獲得的陣風擾動信息由信號接收與轉換盒解算出陣風的擾動量，依據之前建立的舵面偏轉角度與陣風擾動量關系，解算出此時全機模型所需的舵面偏角，并由數據采集與舵面偏轉控制計算機發出指令驅動舵面偏轉相應的角度，這時全機模型沉浮和俯仰運動穩定在某個固定的范圍內，陣風擾動得到有效抑制，采集應變片、陀螺儀、光柵尺和加速度傳感器的數據，與之前舵面無偏轉獲得的值進行差量計算，即得到陣風載荷減緩量。

2.根據權利要求1所述的一種基于前視反饋的全機模型陣風載荷減緩風洞試驗方法，其特征在于，根據襟翼和升降舵操縱面的組合偏轉，產生直接升力來抵消陣風產生的氣動力及力矩增量，建立的所述的陣風載荷減緩方程如下：

式(1)中，L_α是升力對攻角的導數，L_q是升力對俯仰角速率的導數，L_f是襟翼升力增量，δ_f是襟翼偏角，L_e是升降舵升力增量，δ_e升降舵偏角，V是來流風速，w_g是參考點垂直陣風速度，是參考點陣風速度變化率，M_α是俯仰力矩對攻角的導數，M_q是俯仰力矩對俯仰角速率的導數，M_f是襟翼俯仰力矩增量，M_e是升降舵俯仰力矩。

由于襟翼布置在參考點附近，忽略其舵偏產生的俯仰力矩，即：

M_fδ_f≈0 (2)

對于本方法采用的常規布局全機模型：

通過多次風洞內數據測量結果，并聯合式(2)與式(3)得到舵面偏轉角度與陣風擾動量關系式：

式(4)中，

K₁為開環陣風減緩控制器、陣風幅值到襟翼偏度的增益，

K₂為開環陣風減緩控制器、陣風幅值到升降舵偏度的增益，

K₃為開環陣風減緩控制器、陣風幅值變化率到升降舵偏度的增益，

具體表達形式如下：