[发明专利]基于投放分离类风洞自由飞试验相似律简化的风洞试验参数确定方法

说明书

本发明一种基于投放分离类风洞自由飞试验相似律简化的风洞试验参数确定方法，根据动力学及运动学推导投放类风洞自由飞试验相似律。根据初始分离速度不同，通过合理简化，得到两类简化方程，从而解决了以往相似律风洞模型质量和分离速度完全限制的缺点，得到模型质量与分离速度的关系式，在保证分离特性不变的前提下，保证试验模型的可加工性。同时可以保证同一试验模型可适用于不同的风洞试验状态，增加了试验模型的通用性，避免了针对各自试验状态分别加工不同试验模型的麻烦，同时降低风洞试验模型的加工成本、缩短风洞试验准备周期。

技术领域

本发明涉及基于投放分离类风洞自由飞试验相似律简化的风洞试验参数确定方法，涉及自由飞试验参数设计，尤其涉及一种投放类风洞自由飞试验相似律简化设计方法，属于航空航天工程领域。

背景技术

飞行器模型风洞试验在飞行器研制初期发挥着重要作用，风洞试验的一大特征是将真实飞行器的各种参数进行相似缩比，针对缩比模型进行试验，试验所得数据经相似缩比公式反向运算便可得真实飞行器的各类气动参数。风洞自由飞分离试验是一种非定常试验手段，由于试验模型没有支撑干扰，可更真实的模拟实际分离特性，常应用于飞行器多体分离及气动干扰问题研究，例如飞行器外挂物投放、内埋武器弹射、级间分离、子母弹抛撒、抛壳抛罩等。相似律是风洞试验至关重要的影响因素，要想试验模拟的准确，风洞试验相似律需经过严格的数学推导。

以往相似律对模型的质量和速度特性是完全限制的，在一定程度上限制以往相似律的应用范围。完全按照以往相似律设计出的模型质量非常轻、模型初始分离速度非常大。增加了模型加工和模型弹射器的设计加工难度。且风洞试验要针对真实飞行器的不同飞行状态，真实飞行器的这些变化主要包括变马赫数，变飞行高度，变真实挂载物的分离速度等，由于以往投放类风洞自由飞试验模型设计方法设计出的模型参数是固定的，这就导致试验要加工不同质量特性的模型，这就导致了加工的模型只能进行专门状态的试验，各个模型之间不能互换使用，同时试验模型加工的种类和数量增加，零部件不能批量生产，成本增加，加工周期也增长。同时风洞试验经常会针对某些试验状态增加试验次数，或针对某些试验状态减少试验次数，各模型不能通用必然导致某些试验模型不够使用和某些模型会有剩余。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种基于投放分离类风洞自由飞试验相似律简化的风洞试验参数确定方法，根据动力学及运动学推导投放类风洞自由飞试验相似律。根据初始分离速度不同，通过合理简化，得到两类简化方程，从而解决了以往相似律风洞模型质量和分离速度完全限制的缺点，得到模型质量与分离速度的关系式，在保证分离特性不变的前提下，保证试验模型的可加工性。同时可以保证同一试验模型可适用于不同的风洞试验状态，增加了试验模型的通用性，避免了针对各自试验状态分别加工不同试验模型的麻烦，同时降低风洞试验模型的加工成本、缩短风洞试验准备周期。

本发明解决的技术方案为：基于投放分离类风洞自由飞试验相似律简化的风洞试验参数确定方法，步骤如下：

(1)根据Fr相似，列出投放分离类风洞自由飞试验运动方程为；

式中，y_m表示投放类风洞自由飞试验挂载物竖直方向分离距离，是随时间变化的，g表示重力加速度，k_l表示投放类风洞自由飞试验模型的缩比值，t_m表示投放类风洞自由飞试验挂载物从分离开始的运动时间；

(2)设定投放分离类风洞自由飞试验中飞行器的挂载物相对于载机在竖直方向的运动方程；

式中，v_0m表示投放类风洞自由飞试验分离物相对载机的初始分离速度；

(3)设定真实飞行器的挂载物相对于载机在竖直方向的运动方程；