一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置和试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置和试验方法,该发明专利技术利用位于风洞驻室的两套运动机构驱动飞行器前、后级模型独立运动来模拟飞行的姿态和相对位置，通过两套天平测量前、后级模型气动载荷，并在飞行器前、后级各自体轴系中求解动力学和运动学方程，由此计算出下一时刻飞行器前、后级姿态和相对位置供驱动系统将风洞试验模型调节到目标值,以上过程循环可实现级间分离轨迹模拟试验；本发明专利技术可实现级间分离飞行中飞行器前、后级各自姿态的有效模拟和干扰气动力的同时测量，可以独立求解飞行器前、后级的运动参数，真实复现级间分离的飞行器前、后级的独立运动过程，可适用于跨超声速风洞全速域范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置和试验方法
本专利技术属于航空航天工业空气动力学风洞试验
，具体涉及一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置和试验方法。
技术介绍
目前，级间分离问题的试验研究方法主要有以下三种：(1)采用网格测力试验技术，在预先给定的相对位置点阵和相对姿态条件下进行模型气动力测量，在前级模型干扰流场中获取后级模型的气动力系数。然后建立飞行器前、后级的动力学和运动学模型，利用插值手段获取气动力作为输入，在给定初始状态条件下求解运动学参数，仿真获得分离轨迹，确定级间分离特性。此方法属于间接方法，所需的试验矩阵大，试验工作量大，试验费用高。另外，求解过程需要对气动力进行插值，因而级间分离特性预计误差依赖于数据点阵密度。(2)在风洞流场中固定飞行器前级模型，通过CTS试验装置模拟飞行器后级的相对运动来进行级间分离试验，该方法可以直接获得分离轨迹，但是，通常CTS试验装置只有一套运动机构，只能模拟级间分离中的某一级(后级)的相对运动，无法模拟飞行器前、后两级均有姿态变化的分离工况。另外，CTS一般将运动机构及其驱动装置置于流场中，带来两个问题，一是对流场干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置，其特征在于包括飞行器前级模型运动机构和飞行器后级模型运动机构，所述飞行器前级模型运动机构包括设置在风洞壁板外的上驱动机构和设置在风洞壁板内的前级模型，前级模型通过前级天平连接到上支臂，上支臂穿出风洞连接到上驱动机构；所述飞行器后级模型运动机构设置在风洞壁板外的下驱动机构和设置在风洞壁板内的后级模型，后级模型通过后级天平和天平支杆连接到下支臂，下支臂通过下机构穿出风洞壁板连接到下驱动机构；所述上驱动机构和下驱动机构分别连接到控制器，控制器独立控制两个驱动机构，实现前、后级模型分离姿态的同步模拟。

【技术特征摘要】
1.一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置，其特征在于包括飞行器前级模型运动机构和飞行器后级模型运动机构，所述飞行器前级模型运动机构包括设置在风洞壁板外的上驱动机构和设置在风洞壁板内的前级模型，前级模型通过前级天平连接到上支臂，上支臂穿出风洞连接到上驱动机构；所述飞行器后级模型运动机构设置在风洞壁板外的下驱动机构和设置在风洞壁板内的后级模型，后级模型通过后级天平和天平支杆连接到下支臂，下支臂通过下机构穿出风洞壁板连接到下驱动机构；所述上驱动机构和下驱动机构分别连接到控制器，控制器独立控制两个驱动机构，实现前、后级模型分离姿态的同步模拟。2.根据权利要求1所述的一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置，其特征在于所述上支臂为倒Z型叶片支臂，一端连接到前级天平的后锥上，前级天平与前级模型连接。3.根据权利要求2所述的一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置，其特征在于所述上支臂的主干部分后倾，截面沿高度方向线性收敛。4.根据权利要求1所述的一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置，其特征在于所述上驱动机构和下驱动机构分别包括有驱动器和由驱动器控制的电机，所述电机输出通过丝杆和连接机构连接到支臂。5.根据权利要求1所述的一种基于两套运动机构的级间分离风洞试验装置的试验方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：系统连接与风洞启动，前、后级模型与两套系统连接，检查连接逻辑和物理关系，上电、启动、自检，准备参数，包括前、后级风洞试验模型气动力试验参数，预置前、后级模型风洞启动关车姿态和位置，启动风洞建立稳定流场，前级模型调节到分离过程的初始姿态，后级模型调节到初始姿态和初始位置，赋予时间变量计数为初始时刻；步骤二：测量前、后级模型气动力，模型到达给定的姿态和位置，判断流场稳定后，通过前级天平测量前级模型气动载荷，后级天平测量后级模型气动载荷，并采用风洞常规测力试验数据处理方法作测量数据修正、无量纲化处理，获得前级模型气动力系数、后级模型气动力系数，再与各自模型相同状态自由流试验结果进行比较，获得级间分离过程中前、后级模型上的干扰气动力、和力矩系数；步骤三：飞行器前、后级实物的运动参数计算，依据当前时刻飞行条件，以及前、后级实物的气动力模型、大气模型、推力模型和重力模型，计算作用于飞行器前、后级实物上的体轴系气动力、体轴系推力、体轴系重力，获得飞行器前级上的合力和合力矩，以及后级实物上的合力和合力矩，然后，依据飞行器前级实物体轴系动力学方程和运动学方程，求解下一时刻前级实物体轴系线速度、角速度、俯仰角和质心在地面坐标系的位置，同样求得后级实物体轴系线速度、角速度、俯仰角和质心在地面坐标系的位置；步骤四：依据步骤三的计算结果，判断下一时刻飞行器前后...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱丰学，高鹏，张新明，刘奇，郭鹏，王元靖，畅利侠，王红彪，易国庆，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51