[發(fā)明專利]基于線性傳感器陣列的飛機地面聲爆測試精度提升方法

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• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115541003A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 徐悅;宋亞輝;瞿麗霞;趙元明;韓碩;張曉亮;王宇航;張躍林;鐘敏;宋國智;王浩;梁敏
• 申請（專利權）人: 中國航空研究院
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;B64F5/60
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 陳航

本發(fā)明公開了基于線性傳感器陣列的飛機地面聲爆測試精度提升方法，屬于飛機飛行試驗技術領域，該方法通過采用呈“一”字形布置的傳感器陣列一次進行飛機勻速直線飛行條件下的地面聲爆測量，并計算每個傳感器測量的聲爆逾壓時間歷程中的最大值和最小值，對所有傳感器聲爆信號時間歷程中的最大值和最小值分別進行算術平均后，分別得到地面聲爆的最大逾壓測量值和最小逾壓測量值，完成對飛機聲爆的測量試驗，不需要開展多次飛行測量，降低了飛機飛行狀態(tài)、飛行航跡、大氣條件、地面環(huán)境等的不理想導致的測量誤差，提升了飛機地面聲爆測試的精度，同時降低了試驗成本，對超聲速飛行器設計研制、聲爆問題研究等具有重要意義。

技術領域

本發(fā)明涉及飛機飛行試驗技術領域，尤其涉及基于線性傳感器陣列的飛機地面聲爆測試精度提升方法。

背景技術

聲爆是飛行器在超聲速飛行時產生的沖擊波傳到地面形成的爆炸聲。聲爆通常持續(xù)時間短、能量高，傳播距離遠，分布范圍大，可對環(huán)境和人產生危害。通過飛行試驗進行飛機地面聲爆的測量是進行聲爆問題研究的最直接且不可或缺的技術手段。如何進行飛機飛行航跡正下方地面上的聲爆壓力高精度測量是開展聲爆飛行測量試驗的關鍵目的之一。

而現有技術中的飛機地面聲爆測量試驗中，通常在在飛行航跡正下方某一點進行聲爆測量，但是試驗中飛行器的飛行狀態(tài)和飛行航跡難以保持絕對的理想目標狀態(tài)，大范圍的大氣條件往往面臨不均勻性以及隨機性波動的影響，在大范圍的地面測量場地也往往存在環(huán)境不一致或偶然變化的影響，往往受到上述影響而帶來較大的測量誤差，為了減小上述測量誤差，得到相對精確的地面聲爆逾壓結果，往往開展多次相同狀態(tài)的重復飛行測量，通過平均來減小誤差，但是，開展飛機地面聲爆測量需要大量的人力物理投入，連續(xù)進行多次飛行將大大增加人力物理成本。而且，開展多次聲爆測量試驗時，氣象條件的控制難度高，要么選擇嚴苛的氣象條件一致的情況下開展試驗，將增加試驗成本和周期，要么放寬對氣象條件的限制，同樣將引入測量條件不一致的誤差，導致飛機地面聲爆測試精度低。

發(fā)明內容

針對現有技術的上述不足，本發(fā)明提供基于線性傳感器陣列的飛機地面聲爆測試精度提升方法，采用傳感器陣列一次進行飛機勻速直線飛行條件下的地面聲爆測量，替代了現有的飛機地面聲爆測量試驗需要多次相同條件下的飛行測量，解決了現有的飛機地面聲爆測試試驗精度低的問題。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

提供了基于線性傳感器陣列的飛機地面聲爆測試精度提升方法，其包括：

步驟1：在地面上固定安裝有多個傳感器，多個傳感器呈“一”字型線性布置，多個傳感器之間的連線與飛機的飛行航跡在地面上的豎直投影重合；

步驟2：飛機以勻速直線飛行狀態(tài)平行飛過多個傳感器正上方，在飛機飛過多個傳感器期間，每個傳感器持續(xù)采集聲爆逾壓信號并將信號傳遞至后端數據采集記錄設備，后端數據采集記錄設備生成各個傳感器聲爆信號時間歷程；

步驟3：分別將每個傳感器聲爆信號時間歷程中的最大值和最小值均作為每個傳感器實測聲爆逾壓典型值；

步驟4：對所有傳感器聲爆信號時間歷程中的最大值和最小值分別進行算術平均后，分別得到地面聲爆的最大逾壓測量值和最小逾壓測量值。

進一步地，在步驟1中，多個傳感器之間的間距均勻，相鄰兩個傳感器之間的最小間距大于10m，多個傳感器均位于同一水平面上；多個傳感器的數量大于6個。

進一步地，在步驟2中，判斷每個傳感器聲爆信號時間歷程中的最大值和最小值是否大于大氣背景壓力，若是，則進入步驟3，否則降低飛機飛行高度或者選擇更換測試場地，直至滿足每個傳感器聲爆信號時間歷程中的最大值和最小值均大于大氣背景壓力。

進一步地，在步驟2中，飛機在聲爆測量期間保持飛行狀態(tài)不變，飛機達到設定的目標飛行狀態(tài)后，不再對飛機施加操作，直至聲爆測量結束；