[发明专利]一种应力波天平风洞测力方法

说明书

本发明涉及一种应力波天平风洞测力方法，包括：安装模型、应力波天平；以力锤敲击模型头部并监测敲击对应的应力波天平的输出信号；安装保护罩；以力锤敲击保护罩并监测敲击对应的应力波天平的输出信号；以力锤敲击模型头部进行敲击校准，并获取力锤的输出数据和应力波天平校准输出数据；进行风洞试验并获取相应的应力波天平风洞试验输出数据；通过力锤的输出数据和应力波天平校准输出数据反卷积计算脉冲响应函数，并通过脉冲响应函数与应力波天平风洞试验输出数据反卷积计算模型受到的气动力。本发明提供了一套系统的、完整的应力波天平风洞测力方法，通过敲击装调应力波天平风洞系统并以反卷积方法进行解算，可靠程度高，且计算结果误差小。

技术领域

本发明涉及风洞测力技术领域，尤其涉及一种应力波天平风洞测力方法。

背景技术

风洞天平是风洞测力试验中最重要的测量装置，可用于测量飞行器模型在风洞流场中所受到的气动力载荷。应力波天平最早由澳大利亚昆士兰大学的S.R.Sanderson和J.M.Simmons于1991年首先在AIAA J.上发表，主要设计并用于在毫秒量级有效试验时间的脉冲风洞中开展气动力测量试验，以及超燃冲压发动机和深空探测器等相关试验研究。相比于常规风洞天平测力技术，应力波天平测力响应速度快，具有非常明显的优势，是建设高焓脉冲风洞设备，进而开展真实气体效应对高超声速飞行器气动特性影响研究的理想备选技术之一。

由于应力波天平的技术原理不同于常规风洞天平测力技术，其测力流程和数据处理方法也与常规风洞天平不同，不得当的方法流程可能造成干扰应力波隔离不彻底等状况，从而导致获得错误的试验结果。目前，现有技术中尚未公开一套完整、可靠且准确性高的应力波天平风洞测力方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中缺乏一套完整、可靠、准确性高的应力波天平风洞测力试验方法的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应力波天平风洞测力方法，包括如下步骤：

S1、安装应力波天平风洞测力系统中的模型、应力波天平；

S2、以力锤敲击所述模型头部并监测敲击对应的所述应力波天平的输出信号；若所述应力波天平输出信号趋势不符合理论预期，则检查并调整所述模型、所述应力波天平，直至敲击所述模型时，所述应力波天平输出信号趋势均符合理论预期；

S3、安装应力波天平风洞测力系统中的保护罩；

S4、以力锤敲击所述保护罩并监测敲击对应的所述应力波天平的输出信号；若存在所述应力波天平输出信号，则检查并调整所述保护罩，直至敲击所述保护罩时，无所述应力波天平输出信号；

S5、以力锤敲击所述模型头部进行敲击校准，并获取敲击对应的力锤输出数据和所述应力波天平的校准输出数据；若应力波天平校准输出数据不满足预定的波形要求，则调整敲击点位和/或敲击方向，直至敲击时应力波天平校准输出数据满足波形要求；

S6、进行风洞试验并获取相应的应力波天平风洞试验输出数据；

S7、完成风洞试验后，通过步骤S5获得的力锤输出数据和应力波天平校准输出数据反卷积计算脉冲响应函数，并通过获得的脉冲响应函数和步骤S6获得的应力波天平风洞试验输出数据反卷积计算所述模型受到的气动力。

优选地，所述步骤S7通过力锤输出数据和应力波天平校准输出数据反卷积计算脉冲响应函数包括：

S7-1、采用EMD方法分解敲击校准时获得的力锤输出数据和对应的应力波天平校准输出数据，去除高频分量；

S7-2、对力锤输出数据和对应的应力波天平校准输出数据进行去偏值操作，并去除基线数据；