[发明专利]一种级间分离风洞自由飞试验模型分离轨迹预估方法

说明书

一种级间分离风洞自由飞试验模型分离轨迹预估方法，步骤一、确定分离前飞行器模型以及分离后各分离体模型的攻角‑力学系数表；步骤二、设定分离前飞行器模型自由飞行试验的初始发射参数和初始发射位置，设定分离前飞行器模型的分离位置；步骤三、预估分离前飞行器模型自由飞行试验飞行轨迹数据；步骤四，确定各分离模型的初始发射位置和发射参数；步骤五，预估分离模型分离轨迹数据；步骤六，判断各分离体模型分离轨迹数据是否满足试验要求，若不满足，则重新设定步骤二中的初始发射参数/发射位置值，重新从步骤三开始执行，直至各分离体模型分离轨迹数据满足试验要求；或者重新调整分离位置，从步骤四开始执行，直至各分离体模型分离轨迹数据满足试验要求。

技术领域

本发明属于风洞特种试验领域，特别涉及一种级间分离风洞自由飞试验模型分离轨迹预估方法。

背景技术

风洞自由飞试验是飞行器动态特性和多体分离问题研究中的一种重要手段。其试验原理是在保证风洞试验与飞行状态的动力学相似的情况下，真实地再现飞行器自由飞行状态下由非定常气动力作用下的动态特性或分离过程中的多体干扰，通过高速摄影对飞行器的运动特征或分离过程进行直接记录和观察，同时基于气动参数辨识技术，根据试验中高速摄像机拍摄记录的模型角位移和线位移数据，获得飞行器的静、动稳定导数系数，以及阻力、升力和俯仰力矩系数等。

级间分离风洞自由飞试验是在风洞模型自由飞试验的基础上开展的模型级间分离试验，将保证模型一、二级在分离前后及分离过程中均全部处于自由飞行的状态下，因而能够较为真实的在风洞中模拟实际飞行状态下的一、二级分离过程及其相互影响和干扰，且风洞自由飞试验要求一、二两级严格模拟飞行器外型、质量特性及运动参数，包括质心、质量、惯量以及解锁方式、分离力的大小、形式、相对分离速度等，因此试验中一、二两级均按与真实飞行具有相似性的运动规律自由飞行，能够充分反应级间分离过程的运动与气动耦合规律。由于从试验原理上满足了气动力与运动瞬态耦合关系，试验过程即是飞行器分离过程瞬态特性的真实反映，因而在风洞自由飞试验基础上开展的级间分离试验对级间分离过程的模拟非常接近真实飞行状态。

由于受观察窗尺寸范围和模型尺寸缩比比例的限制，模型在观察窗范围内自由飞行的时间较短，因此若不能设计飞行器模型及各分离体模型在风洞观察窗范围内分离前后合理的飞行轨迹，将使风洞自由飞试验记录的有效信息不足而影响对试验结果的准确分析。

为了能够在风洞观察窗范围内获得完整的级间分离过程及分离后各分离体的飞行轨迹，需要设计合理的模型在风洞中的初始发射位置和初始发射参数，以确保飞行器模型的整个分离过程及分离后各分离体的一定飞行轨迹均在风洞观察窗范围内。

由于风洞自由飞试验的试验模型是损耗性的，每次试验要损失一个模型，因此若模型的分离过程不能较为完整的展现在风洞观察窗区域内，则会造成试验有效次数减少或无效次数，这将会造成风洞吹风次数和试验模型的浪费，增大试验成本。而若通过一次次实际的风洞自由飞试验结果来反复调整发射速度和发射位置同样会造成风洞吹风次数和试验模型的较大浪费，因此若能够在试验前对在一定发射参数和发射位置情况下飞行器模型分离过程及分离后飞行轨迹经过观察窗区域的情况进行预估，并进而预估出满足上述使飞行器模型的整个分离过程及分离后各分离体的一定飞行轨迹均在风洞观察窗范围内这一要求的飞行器模型初始发射参数和初始发射位置，将对确保试验效果及降低风洞自由飞试验的成本具有重要意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：预估飞行模型在风洞中进行自由飞行时的飞行轨迹，并通过不断修改预估飞行轨迹的初始发射参数和发射位置值，使得预估飞行轨迹在风洞观察窗的观察范围内可以停留较长时间。

本发明的技术解决方案是：一种级间分离风洞自由飞试验模型分离轨迹预估方法，通过下述方式实现：

步骤一、确定分离前飞行器模型以及分离后各分离体模型的攻角-力学系数表；

步骤二、设定分离前飞行器模型自由飞行试验的初始发射参数和初始发射位置，设定分离前飞行器模型的分离位置；