[發明專利]一種基于風洞試驗數據的導彈表面壓力積分方法

有效

• 申請號: 202210874004.7
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN115031920B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 唐世勇;賀中;暢利俠;張兆;王良鋒;唐新武;張鑫;梁錦敏;周方奇;楊曉娟
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G06F17/18
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

1.一種基于風洞試驗數據的導彈表面壓力積分方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10.在試驗模型表面布置測壓點；

采用俄式坐標系，以導彈模型的頭部駐點為坐標原點（0，0，0），沿順氣流方向，從前至后依次排布M個測壓剖面；以坐標原點（0，0，0）為頂點設置順氣流方向均勻分布的N條母線；對于每個測壓剖面，首先盡量在母線與測壓剖面的交點設置測壓點，如果受空間限制不能設置，則在靠近母線與測壓剖面的交點處設置測壓點；其次，根據測量需要，在母線與測壓剖面的交點處附近設置L個加密的測壓點；對于每個測壓剖面，測壓點的序號，從0°位置的測壓點1開始，沿順時針方向依次遞增為測壓點2、測壓點3、……、直至最后一個測壓點；M≥4，N≥3，L≥2；

S20.進行風洞試驗，獲取導彈模型測壓試驗數據；

按照測壓風洞試驗流程，獲取導彈模型測壓試驗數據；

S30.整理導彈模型測壓試驗數據；

整理導彈模型測壓試驗數據，使得每個測壓剖面均具有N個測壓點；先將導彈模型的頭部駐點賦值N個相等的測壓值，再從前至后依次整理各測壓剖面的試驗數據；

S31.獲取母線與測壓剖面的交點的測壓數據；

測壓剖面的X坐標為測壓剖面在X方向的長度，測壓剖面的圓截面半徑為R，母線與測壓剖面的交點對應的Z坐標為Zi=-R×cos（2×PI/N×i），Y坐標為Yi=R×sin（2×PI/N×i），其中，i=1,2…N，PI為圓周率；將母線與測壓剖面的交點的坐標與母線與測壓剖面的交點的測壓值對應起來，獲得原始測壓數據表；

S32.處理數據壞點；

在風洞試驗過程中，由于堵塞或者漏氣導致測壓點壓力異常，出現數據壞點，數據壞點的處理方法為直接剔除或者插值法，為避免直接剔除導致的各測壓剖面測壓點的點數不一致，采用插值法；

Cp_i表示測壓剖面上第i個測壓點壓力系數，如果Cp_i為數據壞點，Cp_i采用以下4種方法中的一種進行插值：

其中，i=1,2…N，公式（1）表示Cp_i由兩個相鄰的測壓點內插，公式（2）表示Cp_i由序號在后的兩個測壓點外插值，公式（3）表示Cp_i由序號在前的兩個測壓點外插值，公式（4）表示由公式（3）所得的外插值和公式（4）所得的外插值的平均值；

S33.處理數據空點；

對于受空間限制，不能在母線與測壓剖面的交點處設置測壓點的情況，采用步驟S32的處理數據壞點的方法進行插值，獲得數據空點的壓力系數；

S34.處理加密的測壓點；

對于根據測量需要設置的加密的測壓點，通過公式（5），將L個加密的測壓點的壓力系數處理成與L個加密的測壓點最接近的母線與測壓剖面的交點的壓力系數Cp_k，k=1,2…L；

其中，λ為預先設置的超參數值；

S35.插入測壓剖面

如果受空間限制，在導彈模型關鍵部位，測壓剖面布置稀疏，則需要在關鍵部位插值測壓剖面以增加測壓點信息；關鍵部位是包括幾何轉折處、舵前后緣在內的位置；

如果插入第j個測壓剖面，用X_interp表示第j個測壓剖面的插值點坐標，Cp_interp表示插值點壓力系數，則插值結果見公式（6）：

其中，Cp_j,i表示第j個測壓剖面中第i點的壓力系數，X_j,i表示第j個測壓剖面中第i點的X坐標；

將通過步驟S32~S35獲得的母線與測壓剖面的交點的坐標與母線與測壓剖面的交點的測壓值補充進原始測壓數據表，獲得整理后的測壓數據表；

S40.通過積分法獲得導彈模型的全彈氣動力數據；

將相鄰的前后兩個測壓剖面中的4個測壓點形成的2個三角形作為積分網格進行積分累加；

4個測壓點包括：第j個測壓剖面的第i個測壓點（j，i）和第i+1個測壓點（j，i+1），第j+1個測壓剖面的第i個測壓點（j+1，i）和第i+1個測壓點（j+1，i+1）；從網格點順氣流方向從前至后排號，矢量從（j，i）至（j，i+1），矢量從（j，i）至（j+1，i），矢量從（j，i+1）至（j+1，i），矢量從（j，i+1）至（j+1，i+1）；

三角形ds1的法向量表示為，三角形ds1的壓力系數Cp1=（Cp_j,i+1+Cp_j+1,i+1+Cp_j+1,i）/3；三角形ds2的法向量表示為，三角形ds2的壓力系數Cp2=（Cp_j,i+Cp_j+1,i+1+Cp_j,i+1）/3；

兩個三角形壓力累加結果見公式（7）：

式中，Sds1表示三角形ds1的面積，Sds2表示三角形ds2的面積；

繼續進行累加，得到全彈彈氣動力；

S50.獲得導彈模型氣動特性；

處理全彈彈氣動力數據，繪制成氣動力-導彈模型攻角曲線、氣動力矩-導彈模型攻角曲線，以及導彈模型表面壓力分布云圖。