[发明专利]一种基于风洞试验数据的导弹表面压力积分方法

权利要求书

1.一种基于风洞试验数据的导弹表面压力积分方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.在试验模型表面布置测压点；

采用俄式坐标系，以导弹模型的头部驻点为坐标原点（0，0，0），沿顺气流方向，从前至后依次排布M个测压剖面；以坐标原点（0，0，0）为顶点设置顺气流方向均匀分布的N条母线；对于每个测压剖面，首先尽量在母线与测压剖面的交点设置测压点，如果受空间限制不能设置，则在靠近母线与测压剖面的交点处设置测压点；其次，根据测量需要，在母线与测压剖面的交点处附近设置L个加密的测压点；对于每个测压剖面，测压点的序号，从0°位置的测压点1开始，沿顺时针方向依次递增为测压点2、测压点3、……、直至最后一个测压点；M≥4，N≥3，L≥2；

S20.进行风洞试验，获取导弹模型测压试验数据；

按照测压风洞试验流程，获取导弹模型测压试验数据；

S30.整理导弹模型测压试验数据；

整理导弹模型测压试验数据，使得每个测压剖面均具有N个测压点；先将导弹模型的头部驻点赋值N个相等的测压值，再从前至后依次整理各测压剖面的试验数据；

S31.获取母线与测压剖面的交点的测压数据；

测压剖面的X坐标为测压剖面在X方向的长度，测压剖面的圆截面半径为R，母线与测压剖面的交点对应的Z坐标为Zi=-R×cos（2×PI/N×i），Y坐标为Yi=R×sin（2×PI/N×i），其中，i=1,2…N，PI为圆周率；将母线与测压剖面的交点的坐标与母线与测压剖面的交点的测压值对应起来，获得原始测压数据表；

S32.处理数据坏点；

在风洞试验过程中，由于堵塞或者漏气导致测压点压力异常，出现数据坏点，数据坏点的处理方法为直接剔除或者插值法，为避免直接剔除导致的各测压剖面测压点的点数不一致，采用插值法；

Cp_i表示测压剖面上第i个测压点压力系数，如果Cp_i为数据坏点，Cp_i采用以下4种方法中的一种进行插值：

其中，i=1,2…N，公式（1）表示Cp_i由两个相邻的测压点内插，公式（2）表示Cp_i由序号在后的两个测压点外插值，公式（3）表示Cp_i由序号在前的两个测压点外插值，公式（4）表示由公式（3）所得的外插值和公式（4）所得的外插值的平均值；

S33.处理数据空点；

对于受空间限制，不能在母线与测压剖面的交点处设置测压点的情况，采用步骤S32的处理数据坏点的方法进行插值，获得数据空点的压力系数；

S34.处理加密的测压点；

对于根据测量需要设置的加密的测压点，通过公式（5），将L个加密的测压点的压力系数处理成与L个加密的测压点最接近的母线与测压剖面的交点的压力系数Cp_k，k=1,2…L；

其中，λ为预先设置的超参数值；

S35.插入测压剖面

如果受空间限制，在导弹模型关键部位，测压剖面布置稀疏，则需要在关键部位插值测压剖面以增加测压点信息；关键部位是包括几何转折处、舵前后缘在内的位置；

如果插入第j个测压剖面，用X_interp表示第j个测压剖面的插值点坐标，Cp_interp表示插值点压力系数，则插值结果见公式（6）：

其中，Cp_j,i表示第j个测压剖面中第i点的压力系数，X_j,i表示第j个测压剖面中第i点的X坐标；

将通过步骤S32~S35获得的母线与测压剖面的交点的坐标与母线与测压剖面的交点的测压值补充进原始测压数据表，获得整理后的测压数据表；

S40.通过积分法获得导弹模型的全弹气动力数据；

将相邻的前后两个测压剖面中的4个测压点形成的2个三角形作为积分网格进行积分累加；

4个测压点包括：第j个测压剖面的第i个测压点（j，i）和第i+1个测压点（j，i+1），第j+1个测压剖面的第i个测压点（j+1，i）和第i+1个测压点（j+1，i+1）；从网格点顺气流方向从前至后排号，矢量从（j，i）至（j，i+1），矢量从（j，i）至（j+1，i），矢量从（j，i+1）至（j+1，i），矢量从（j，i+1）至（j+1，i+1）；

三角形ds1的法向量表示为，三角形ds1的压力系数Cp1=（Cp_j,i+1+Cp_j+1,i+1+Cp_j+1,i）/3；三角形ds2的法向量表示为，三角形ds2的压力系数Cp2=（Cp_j,i+Cp_j+1,i+1+Cp_j,i+1）/3；

两个三角形压力累加结果见公式（7）：

式中，Sds1表示三角形ds1的面积，Sds2表示三角形ds2的面积；

继续进行累加，得到全弹弹气动力；

S50.获得导弹模型气动特性；

处理全弹弹气动力数据，绘制成气动力-导弹模型攻角曲线、气动力矩-导弹模型攻角曲线，以及导弹模型表面压力分布云图。