[发明专利]一种风洞连续变攻角测力试验数据修正方法

说明书

本发明公开了一种风洞连续变攻角测力试验数据修正方法，修正量包括天平信号延时、模型自重、天平支杆弹性角、模型惯性力和离心力。在无风状态下模型按一定角度区间做周期运行，运行过程中按固定采样率连续采集攻角和天平信号，分别计算天平各分量与攻角的互相关函数，根据互相关函数的峰值即可得到天平各分量相对攻角的精确延时。将自重数据和试验数据进行数字滤波及延时修正后，结合天平文件计算得到天平支杆弹性角及各轴系间的角度关系，可得到模型实际攻角，按一定攻角间隔对自重数据和试验数据分别进行插值，将两者插值数据相减即可同时实现模型自重、惯性力及离心力的修正。

技术领域

本发明属于航空航天空气动力学风洞试验技术领域，特别涉及一种风洞连续变攻角测力试验数据修正方法。

背景技术

风洞是一种产生可控均匀气流的管状试验装置，用于模拟飞行器在不同飞行高度和速度条件下的气动力现象。风洞测力试验是指通过应变天平测量气流作用在模型上的气动力的试验。常规阶梯测力试验采用模型阶梯运行的方式，模型运行到指定攻角后，采集系统完成采集，然后模型运行下一个攻角，依次循环完成所有攻角的采集。试验结束后根据天平信号、模型攻角和流场参数即可直接计算得到气动力和力矩系数。风洞试验中模型攻角按连续运行方式开展的测力试验称为连续变攻角测力试验，连续运行方式指模型根据设置的起始和终止攻角，按照固定速率连续运行，采集系统按照一定采样率连续采集数据。相对常规阶梯试验，连续变攻角试验具备试验时间短、数据连续的优点。

风洞试验使用的天平，一般指的是粘贴有应变片的金属支杆，用于测量安装在天平上的模型所受力和力矩，一般为六分量天平，如图3所示，包含三维坐标系中三个方向的力X，Y，Z，和沿三个坐标轴旋转的力矩Mx，My，Mz。通过校准装置对天平施加一组力和力矩的，根据天平输出信号及支杆变形情况可得到天平校准证书。天平校准证书可计算得到自重及试验过程中模型受力、力矩及支杆弹性角。

受模型惯性力、离心力及气动滞后的影响，且攻角与天平信号经过信号调理与采集系统后存在数据不一致的现象，无法直接使用连续变攻角测力试验数据进行计算，需要对试验数据进行修正。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种风洞连续变攻角测力试验数据修正方法，包括以下步骤：

步骤一、设置信号调理设备和采集系统参数，安装天平及模型，并调平模型；

步骤二、设置模型攻角系统运行参数，其包括运行攻角、投放位置、加减速速率和运行速度；

步骤三、在风洞无风条件下，设置试验参数并运行模型攻角系统和采集系统，得到自重初读数和自重数据；在风洞有风条件下，设置试验参数并运行模型攻角系统和采集系统，得到试验初读数和试验数据；

步骤四、使用无延时数字滤波器对自重数据和试验数据进行滤波处理；

步骤五、天平信号延时计算：攻角系统运行参数与试验过程保持一致，在风洞无风状态下，模型在设定攻角范围内连续运行3～5个周期，运行过程中采集攻角及天平各分量信号；通过求天平各分量信号与攻角信号互相关函数的方式计算得到天平各分量信号相对攻角信号的延时，其中1个周期为：最小攻角→最大攻角→最小攻角；

步骤六、延时数据修正：根据步骤五的延时计算结果对天平的自重数据和试验数据进行延时修正；

步骤七、支杆弹性角修正；使用自重数据、试验数据和天平校准文件分别计算得到模型在自重及试验状态所受力、力矩及支杆弹性角，结合滤波后的攻角、支杆弹性角、攻角轴系与天平轴系的角度、天平轴系与模型体轴系的角度等参数计算得到模型的实际角度；