一种颤振试验安全防护系统技术方案

本实用新型专利技术是一种颤振试验安全防护系统，属于航空气动力风洞试验技术领域，目的是为了解决在风洞颤振试验过程中，防止因试验模型振动过大造成的模型或风洞内部部件的损坏。该方法通过风洞控制模块在开始试验时通过数据采集分析模块监测流场稳定情况，监测试验模型上的加速度传感器数值，并加以计算分析，进而通过安全防护装置对模型实施安全保护，降低风动模拟飞行试验中飞行器的控制难度，提高控制效率，解决了开发板尺寸较大，占用模型空间的，有效的减小了模型重量，大大降低了开发难度。

【技术实现步骤摘要】
一种颤振试验安全防护系统
本技术涉及一种颤振试验安全防护系统，尤其涉及试验模型和风洞内部部件进行保护，属于航空气动力风洞试验

技术介绍
主要用于试验模型和风洞的安全防护。风洞颤振试验中，由于需要观测剧烈的临界状态，极可能发生模型的损坏，通常采用在试验段下游布置防护网，防止掉落的模型破坏风洞。本专利利用主动控制的安全防护技术，通过加速度传感器读数实时地判断模型状态，一旦模型振动出现发散趋势，则启动安全防护系统，保护试验模型和风洞，更加便捷、高效、可靠。本技术的目的是为风洞设计一种颤振试验安全防护系统，在风洞颤振试验中，随着马赫数的逐渐增加，试验模型的振幅、振频也在逐渐发生变化，在某些试验条件下，可能发生因试验模型振动过大而导致的模型断裂(从模型支撑处整体断裂)或模型损坏(模型某部分断裂)，进而掉落的模型整体或残片被风洞内高速流体带往下游，对风洞内某些部件造成损坏。
技术实现思路
为了解决发生因试验模型振动过大而导致的模型断裂或模型损坏对风洞内某些部件造成损坏的问题，本技术提出一种颤振试验安全防护系统，具体的技术方案如下：该系统包括试验模型、加速度传感器、流量调节阀、安全防护装置、数据采集分析模块、电磁阀和风洞控制模块；风洞控制模块、数据采集分析模块和电磁阀处于风洞外部；流量调节阀、安全防护装置、加速度传感器和试验模型均设置在风洞内部；试验模型上安装有至少一个加速度传感器，实验模型固定在安全防护装置上，电磁阀与安全防护装置电性连接；流量调节阀安装在风洞进风口处，并与实验模型及安全防护装置平行设置；数据采集分析模块还通过无线控制连接电磁阀，数据采集分析模块还远程与加速度传感器建立无线控制，数据采集分析模块通过以太网连接至风洞控制系统；风洞控制模块还与流量调节阀建立无线通信连接。进一步地，所述的安全防护装置用于固定所述的试验模型，试验模型设置在安全防护装置内部，共同组成风洞控制的试验段。本技术的有益效果体现在：本技术通过监测试验模型上的加速度传感器数值，并加以计算分析，进而在颤振试验过程中通过安全防护装置对模型实施安全保护，防止因试验模型振动过大造成的模型或风洞内部部件的损坏。本技术满足风洞虚拟飞行试验任务需求的飞行控制装置，能够同时实现设备与外部计算机的无线通讯，省去操作人员的现场手动作业，降低风动模拟飞行试验中飞行器的控制难度，提高控制效率，解决了开发板尺寸较大，占用模型空间的，有效的减小了模型重量，大大降低了开发难度。附图说明图1是颤振试验安全防护系统整体组成示意图；图2是颤振试验安全防护系统流程图；图3是颤振试验安全防护系统试验件部分示意图；图中1试验模型、2加速度传感器、3安全防护装置、4风洞控制模块、5数据采集分析模块、6快速电磁阀、7流量调节阀和8试验段。具体实施方式具体实施方式一：一种颤振试验安全防护系统包括试验模型、加速度传感器、安全防护装置、风洞控制模块、数据采集分析模块、快速电磁阀、流量调节阀、试验段；其中风洞控制模块、数据采集分析模块和电磁阀处于风洞外部；流量调节阀、安全防护装置、加速度传感器和试验模型均设置在风洞内部；试验模型上安装有至少一个加速度传感器，实验模型固定在安全防护装置上，电磁阀与安全防护装置电性连接；流量调节阀安装在风洞进风口处，并与实验模型及安全防护装置平行设置；数据采集分析模块还通过无线控制连接电磁阀，数据采集分析模块还远程与加速度传感器建立无线控制，数据采集分析模块通过以太网连接至风洞控制系统；风洞控制模块还与流量调节阀建立无线通信连接。具体实施方式二：根据具体实施方式一所述的系统组成，结合附图1-3所述的一种颤振试验安全防护系统的具体实施过程如下：通过监测试验模型上的加速度传感器数值，并加以计算分析，进而在颤振试验过程中通过安全防护装置对试验模型实施安全保护，防止因试验模型振动过大造成的模型本身或风洞内部部件的损坏。以某次试验为例，在风洞颤振试验开始之前：(a)将一个加速度传感器安装在试验模型上；(b)将数据采集分析模块通过以太网连接至风洞控制模块，通过快速电磁阀连接至安全防护装置[3]；(c)将安全防护装置置于夹紧试验模型的状态；(d)根据试验模型以及加速度传感器的特性和前期地面测试结果，在数据采集分析模块上设置采集通道参数：采样率f＝1000Hz；采样数n＝100；阈值k＝20；设定最大峰值个数m＞3。准备完毕后，开始风洞颤振试验，风洞控制模块对流量调节阀进行控制，当流道内的流场稳定后，风洞控制模块通过以太网通知数据采集分析模块，随后数据采集分析模块对快速电磁阀进行控制，松开安全防护装置。数据采集分析模块开始对加速度传感器信号进行采集，同时进行数据存储。根据设定的采样率f和采样数n，得到：单点数据采样时间：t＝1/f＝1ms单次采集周期的时间为：n×t＝100ms即通过数据采集分析模块在每100ms内对从加速度传感器获得的100个数据进行分析处理，循环反复进行，计算方法如下：取i＝2，3……99，并依次获取相邻3点(Vi-1，Vi，Vi+1)计算Vi是否为峰值，即Vi-1＜Vi＞Vi+1；如果Vi是峰值，按阈值k＝20，则判断是否Vi＞20，条件成立则最大峰值个数m累加1，即m+1＝m，否则维持m不变。逐次对V2，V3，V4……Vn-1进行判断，一旦在第i点累计得到m＞3，则不对后续的i+1，i+2……n-1点进行计算，否则继续计算。具体实施方式三：根据具体实施方式二所述，一种颤振试验安全防护系统还包括执行保护的系统判断，流程如下：在一个周期的数据计算完成后，按如下流程进行：(a)当m≤3时，且风洞控制模块未发送给数据采集分析模块停止试验信号，则对m清零，继续采集下一个周期的100个信号，进行计算；(b)当m≤3时，但风洞控制模块发送给数据采集分析模块停止试验信号，则不继续进行采集，由数据采集分析模块通过快速电磁阀控制安全防护装置进行试验模型夹紧操作，同时风洞控制模块关闭流量调节阀，停止试验。(c)当m＞3时，由数据采集分析模块通过快速电磁阀控制安全防护装置进行试验模型夹紧操作，同时数据采集分析模块发送给风洞控制模块，使其关闭流量调节阀，停止试验。根据上述实施方式的阐述，本技术的特点是：(1)针对在风洞颤振试验中可能会出现的因试验模型振动过大而导致的试验模型损坏及风洞内部部件损坏的问题，使用安全防护装置在试验过程中对试验模型进行夹紧或松开操作。(2)在风洞颤振试验过程中，由数据采集分析模块获得位于试验模型上的加速度传感器数据，根据单周期采样内的数据(采样数)进行同步实时分析计算，一旦超过阈值的峰值个数，则无需计算该周期采样内的剩余数据，立刻对安全防护装置发出指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颤振试验安全防护系统，其特征在于：包括试验模型、加速度传感器、流量调节阀、安全防护装置、数据采集分析模块、电磁阀和风洞控制模块；/n风洞控制模块、数据采集分析模块和电磁阀处于风洞外部；/n流量调节阀、安全防护装置、加速度传感器和试验模型均设置在风洞内部；/n试验模型上安装有至少一个加速度传感器，实验模型固定在安全防护装置上，电磁阀与安全防护装置电性连接；/n流量调节阀安装在风洞进风口处，并与实验模型及安全防护装置平行设置；/n数据采集分析模块还通过无线控制连接电磁阀，数据采集分析模块还远程与加速度传感器建立无线控制，数据采集分析模块通过以太网连接至风洞控制系统；/n风洞控制模块还与流量调节阀建立无线通信连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种颤振试验安全防护系统，其特征在于：包括试验模型、加速度传感器、流量调节阀、安全防护装置、数据采集分析模块、电磁阀和风洞控制模块；
风洞控制模块、数据采集分析模块和电磁阀处于风洞外部；
流量调节阀、安全防护装置、加速度传感器和试验模型均设置在风洞内部；
试验模型上安装有至少一个加速度传感器，实验模型固定在安全防护装置上，电磁阀与安全防护装置电性连接；
流量调节阀安装在风洞进风口处，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晋，刘昱，刘南，王冬，于贤鹏，杨希明，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21