[发明专利]一种分布式六分量气动力测量方法

说明书

本发明提供一种分布式六分量气动力测量方法，基于气浮或悬浮支撑方式，在法向力、轴向力、侧向力方向布置多个传感器，通过计算得到试验模型受到的轴向力、法向力、侧向力、滚转力矩、偏航力矩和俯仰力矩，本发明测量方法能够避免气动力干扰，提高被测物体的气动力测量精度，有效提高低速风洞的试验能力，可应用于低速风洞测力试验的小载荷气动力测量。

技术领域

本发明属于风洞试验气动力测量方法领域，特别涉及一种分布式六分量气动力测量方法。

背景技术

风洞试验作为空气动力学三大研究手段之一，在飞行器研制过程中发挥着重要的作用。而低速风洞(Low-speed wind tunnel，是指试验段的风速小于140m/s的风洞)空气动力学研究和国民经济建设的关系更加紧密，可以广泛应用于建筑设计、交通运输、体育竞技等各个方面。特别是在竞技体育方面，随着“科技冬奥(2022)行动计划”快速推进，利用科技助力奥运的理念逐渐深入人心，纵观当代竞技体育世界舞台，竞技体育已然发展成为高科技竞争。

以当前我国潜在优势项目赛艇为例，在奥运会、世锦赛等重大比赛中多次取得较好的名次，展现出较高的竞技水平，但是进入前三甚至夺取金牌的次数比较少，其发展可能遇到瓶颈。因此，在运动员的输出功率几乎达到生理能力极限、能量利用率几乎达到优秀赛艇技术的极致时，在确保不影响滑行动力的前提下，降低气动阻力将是一个重要的突破点，而风洞实验则是研究气动减阻的非常重要的手段之一。除此之外其它的一些竞速体育项目比如场地自行车、短道速滑、有舵雪橇比赛等，高水平运动员之间成绩的差距有时只在毫秒量级。这些体育项目中体育器械和运动员受到的空气阻力对竞技成绩起着不可忽视的影响。借助风洞实验测试能够为器械外形优化、指导运动员训练和竞技动作提供理论依据和数据支持，从而通过优化设计来减小空气阻力最终提高成绩。

由于各类体育装备低速风洞实验中对阻力测量数据的精度要求高，而载荷测量范围小，采用常规的测试设备不能满足要求，国内尚未有成熟的测试装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种分布式六分量气动力测量方法，利用分布在法向、轴向、侧向方向的多个力传感器，通过计算得到试验模型受到的轴向力、法向力、侧向力、滚转力矩、偏航力矩和俯仰力矩，满足大尺度重模型、小载荷高精度测力试验方面的试验要求，可应用于低速风洞测力试验的小载荷气动力测量。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种分布式六分量气动力测量方法，采用一种气浮风洞试验测试设备实现，所述气浮风洞试验测试设备包括固定框架、浮动框架和气浮支撑装置；

浮动框架通过气浮支撑装置浮于固定框架上方，试验模型固定在浮动框架上，作用于试验模型的气动力通过浮动框架的运动传给传感器实现测量；

所述气浮支撑装置包含平台组件、气浮块和气浮螺杆；

所述平台组件固定安装于固定框架上表面，包括下部的水平调节结构和上部的气浮支撑平台，水平调节结构用于调整气浮支撑平台的水平度，气浮支撑平台用于将喷气压力转化为对气浮块的支撑力；

所述气浮块置于气浮支撑平台上方，气浮块下表面与气浮支撑平台上表面接触；

气浮块下表面设有出气孔，内部设有通气通道，通气通道连接外部压缩空气入口和出气孔，压缩空气通过出气孔向下喷出，进而使气浮块上浮；

所述气浮螺杆下端与气浮块上表面通过球铰连接，使气浮螺杆具有三个转动自由度；浮动框架固定于气浮螺杆上，气浮块上浮时带动浮动框架上浮；

具体步骤如下：

S1在所述气浮风洞试验测试设备中安装法向力传感器、轴向力传感器和侧向力传感器；

S2读取各传感器测量结果；