[发明专利]用于高速风洞投放模型试验的初始运动状态预置方法

说明书

本发明公开了一种用于高速风洞投放模型试验的初始运动状态预置方法。该方法根据物体特定的质心平移速度和特定的绕穿过质心轴线的旋转角速度等效于物体绕偏离质心某轴旋转的原理，利用圆弧运动的圆弧导杆推动投放模型，使投放模型获得质心平移初始速度和绕穿过质心某轴的旋转初始角速度。步骤如下：分别设计投放模型、圆弧导杆和圆弧轨道；加工投放模型、圆弧导杆、左圆弧导轨块和右圆弧导轨块并安装在高速风洞试验模型投放机构内；按照投放试验流程开展高速风洞投放模型试验。该方法只使用一套驱动机构预置投放模型平移和旋转两个初始运动参数，避免了使用两个驱动机构的控制同步问题，具有简单、可靠的优点。

技术领域

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于高速风洞投放模型试验的初始运动状态预置方法。

背景技术

高速风洞投放模型试验是模拟飞行器在飞行过程中投放所携带的载荷的风洞试验，试验时需要根据来流速压等条件和动力学相似要求，将投放模型按照特定的平移初始速度和旋转初始角速度弹射出去。投放模型初始运动预置技术是投放模型试验的关键技术。如果按照常规思路采用两个驱动机构，如两个速度不同的推杆为投放模型赋予初始运动状态，不仅会造成机构尺寸过大难以在狭小的风洞试验模型上运用，还需要解决两个驱动机构的控制同步问题，较为理想的解决方案是只使用一套驱动机构实现同时赋予投放模型平移和旋转两个初始运动参数。

当前，亟需发展一种只使用一套驱动机构的专用于高速风洞投放模型试验的初始运动状态预置方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高速风洞投放模型试验的初始运动状态预置方法。

本发明的用于高速风洞投放模型试验的初始运动状态预置方法包括以下步骤：

a.设计投放模型，确定投放模型的质心O’和质量M；确定投放模型预期要达到的平移速度V和旋转角速度ω；确定投放模型穿过质心O’的旋转运动的转轴和转动惯量I，将垂直于转轴且包含质心位置的平面记为参考平面；

b.设计圆弧导杆，圆弧导杆的一端为推力输入端，圆弧导杆的中段为圆弧段，圆弧导杆的另一端为推力输出端；

c.设计圆弧轨道，圆弧导杆与圆弧轨道相配合，圆弧导杆沿圆弧轨道滑动，圆弧轨道为圆弧导轨块Ⅰ和圆弧导轨块Ⅱ合并后的中间通道；

d.加工投放模型、圆弧导杆、圆弧导轨块Ⅰ和圆弧导轨块Ⅱ；

e.将投放模型、圆弧导杆、圆弧导轨块Ⅰ和圆弧导轨块Ⅱ安装在高速风洞试验模型投放机构内，按照投放试验流程开展高速风洞投放模型试验。

所述的圆弧导杆竖向放置，圆弧导杆沿圆弧轨道上下滑动，圆弧导杆的上端为推力输入端，圆弧导杆的中段为圆弧段，圆弧导杆的下端为推力输出端；

圆弧导轨块Ⅰ为左圆弧导轨块，圆弧导轨块Ⅱ为右圆弧导轨块，圆弧轨道为左圆弧导轨块和右圆弧导轨块合并后的中间通道。

所述的圆弧导杆的圆弧段的圆弧运动旋转轴与参考平面的交点为参考圆心 O，内埋投放模型的质心O’与参考圆心O的距离为r，

圆弧导杆的推力输出端与内埋投放模型在推动过程中具有接触区域，接触区域在参考平面上的投影上的任意点到参考圆心O的最近距离为d_min、最远距离为d_max，

圆弧导杆的圆弧段的几何中心线的圆弧半径为考虑加工误差，工程上取圆弧导杆5的圆弧段27的加工半径范围为：

本发明的用于高速风洞投放模型试验的初始运动状态预置方法根据物体特定的质心平移速度和特定的绕穿过质心轴线的旋转角速度等效于物体绕偏离质心某轴旋转的原理，利用圆弧运动的圆弧导杆推动投放模型，使投放模型获得质心平移初始速度和绕穿过质心某轴的旋转初始角速度。