基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法技术

本发明专利技术公开了基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法，属于飞机飞行试验技术领域，该方法通过采用呈“一”字形布置的传感器阵列一次进行飞机匀速直线飞行条件下的地面声爆测量，并计算每个传感器测量的声爆逾压时间历程中的最大值和最小值，对所有传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值分别进行算术平均后，分别得到地面声爆的最大逾压测量值和最小逾压测量值，完成对飞机声爆的测量试验，不需要开展多次飞行测量，降低了飞机飞行状态、飞行航迹、大气条件、地面环境等的不理想导致的测量误差，提升了飞机地面声爆测试的精度，同时降低了试验成本，对超声速飞行器设计研制、声爆问题研究等具有重要意义。声爆问题研究等具有重要意义。声爆问题研究等具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法


[0001]本专利技术涉及飞机飞行试验
，尤其涉及基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法。

技术介绍

[0002]声爆是飞行器在超声速飞行时产生的冲击波传到地面形成的爆炸声。声爆通常持续时间短、能量高，传播距离远，分布范围大，可对环境和人产生危害。通过飞行试验进行飞机地面声爆的测量是进行声爆问题研究的最直接且不可或缺的技术手段。如何进行飞机飞行航迹正下方地面上的声爆压力高精度测量是开展声爆飞行测量试验的关键目的之一。
[0003]而现有技术中的飞机地面声爆测量试验中，通常在在飞行航迹正下方某一点进行声爆测量，但是试验中飞行器的飞行状态和飞行航迹难以保持绝对的理想目标状态，大范围的大气条件往往面临不均匀性以及随机性波动的影响，在大范围的地面测量场地也往往存在环境不一致或偶然变化的影响，往往受到上述影响而带来较大的测量误差，为了减小上述测量误差，得到相对精确的地面声爆逾压结果，往往开展多次相同状态的重复飞行测量，通过平均来减小误差，但是，开展飞机地面声爆测量需要大量的人力物理投入，连续进行多次飞行将大大增加人力物理成本。而且，开展多次声爆测量试验时，气象条件的控制难度高，要么选择严苛的气象条件一致的情况下开展试验，将增加试验成本和周期，要么放宽对气象条件的限制，同样将引入测量条件不一致的误差，导致飞机地面声爆测试精度低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法，采用传感器阵列一次进行飞机匀速直线飞行条件下的地面声爆测量，替代了现有的飞机地面声爆测量试验需要多次相同条件下的飞行测量，解决了现有的飞机地面声爆测试试验精度低的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]提供了基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法，其包括：
[0007]步骤1：在地面上固定安装有多个传感器，多个传感器呈“一”字型线性布置，多个传感器之间的连线与飞机的飞行航迹在地面上的竖直投影重合；
[0008]步骤2：飞机以匀速直线飞行状态平行飞过多个传感器正上方，在飞机飞过多个传感器期间，每个传感器持续采集声爆逾压信号并将信号传递至后端数据采集记录设备，后端数据采集记录设备生成各个传感器声爆信号时间历程；
[0009]步骤3：分别将每个传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值均作为每个传感器实测声爆逾压典型值；
[0010]步骤4：对所有传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值分别进行算术平均后，分别得到地面声爆的最大逾压测量值和最小逾压测量值。
[0011]进一步地，在步骤1中，多个传感器之间的间距均匀，相邻两个传感器之间的最小
间距大于10m，多个传感器均位于同一水平面上；多个传感器的数量大于6个。
[0012]进一步地，在步骤2中，判断每个传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值是否大于大气背景压力，若是，则进入步骤3，否则降低飞机飞行高度或者选择更换测试场地，直至满足每个传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值均大于大气背景压力。
[0013]进一步地，在步骤2中，飞机在声爆测量期间保持飞行状态不变，飞机达到设定的目标飞行状态后，不再对飞机施加操作，直至声爆测量结束；
[0014]描述飞行状态的参数包括飞行高度、飞行速度、姿态角、重量、重心、过载、发动机功率、构型。
[0015]进一步地，在步骤2中，飞机的飞行速度为超音速，飞机与多个传感器所在地面之间的高度不变，在第一个传感器接收到声爆信号前30s以及最后一个传感器接收到声爆信号后30s的期间，飞机保持飞行状态不变。
[0016]进一步地，在步骤2中，提前开启多个传感器和后端数据采集记录设备进入测量状态；在所有传感器均测量到飞机的声爆逾压信号后，继续保持测量直至测量信号恢复到背景压力水平。
[0017]本专利技术的技术原理为：本专利技术中采用呈“一”字形布置的传感器阵列一次进行飞机匀速直线飞行条件下的地面声爆测量，并计算每个传感器测量的声爆逾压时间历程中的最大值和最小值，对所有传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值分别进行算术平均后，分别得到地面声爆的最大逾压测量值和最小逾压测量值，最大逾压测量值和最小逾压测量值可以作为实际测量到的飞机飞行航迹的地面投影线上的地面声爆的最大逾压和最小逾压的最终测量值，完成对飞机声爆的测量试验。
[0018]本专利技术的有益效果为：相比现有的飞机地面声爆测量试验，本专利技术采用传感器阵列一次进行飞机匀速直线飞行条件下的地面声爆测量，替代了现有的飞机地面声爆测量试验需要多次相同条件下的飞行测量，不严格要求开展多次飞行测量，降低了飞机飞行状态、飞行航迹、大气条件、地面环境等的不理想导致的测量误差，提升了飞机地面声爆测试的精度，同时降低了试验成本。本方法可广泛应用于超声速飞行器产生的声爆的地面声爆测量，对超声速飞行器设计研制、声爆问题研究等具有重要意义。
附图说明
[0019]图1为基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试的原理图。
[0020]图2为相邻两个传感器的布置结构示意图。
[0021]图3为每个传感器声爆信号时间历程的示意图。
[0022]图4为地面声爆的最大逾压测量值与每个传感器声爆信号时间历程中的最大值的对比图。
[0023]图5为地面声爆的最小逾压测量值与每个传感器声爆信号时间历程中的最小值的对比图。
具体实施方式
[0024]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，
只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0025]如图1～5所示，本专利技术提供了基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法，其包括：
[0026]步骤1：在地面上固定安装有多个传感器，多个传感器呈“一”字型线性布置，多个传感器之间的连线与飞机的飞行航迹在地面上的竖直投影重合。
[0027]传感器阵列设计的关键参数，包括：传感器阵列长度、传感器个数、传感器间距和传感器阵列所有阵元连线的方向。多个传感器之间的间距均匀，相邻两个传感器之间的最小间距大于10m，多个传感器均位于同一水平面上；多个传感器的数量大于6个。具体地，如图1所示，在实施例中，选择多个传感器的数量为11个，相邻传感器的间距都选择为120m，传感器阵列总长度为1200m，11个传感器之间的连线与飞机的飞行航迹在地面上的竖直投影重合。本实施例的所有传感器均采用同一类型的传感器，采用相同的支架安装在地面上，每个传感器附近的地面以同样的技术要求进行地面平整。
[0028]步骤2：飞机以匀速直线飞行状态平行飞过多个传感器正上方，在飞机飞过多个传感器期间，每个传感器持续采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法，其特征在于，包括：步骤1：在地面上固定安装有多个传感器，多个传感器呈“一”字型线性布置，多个传感器之间的连线与飞机的飞行航迹在地面上的竖直投影重合；步骤2：飞机以匀速直线飞行状态平行飞过多个传感器正上方，在飞机飞过多个传感器期间，每个传感器持续采集声爆逾压信号并将信号传递至后端数据采集记录设备，后端数据采集记录设备生成各个传感器声爆信号时间历程；步骤3：分别将每个传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值均作为每个传感器实测声爆逾压典型值；步骤4：对所有传感器声爆信号时间历程中的最大值和最小值分别进行算术平均后，分别得到地面声爆的最大逾压测量值和最小逾压测量值。2.根据权利要求1所述的基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法，其特征在于，在步骤1中，多个传感器之间的间距均匀，相邻两个传感器之间的最小间距大于10m，多个传感器均位于同一水平面上；多个传感器的数量大于6个。3.根据权利要求2所述的基于线性传感器阵列的飞机地面声爆测试精度提升方法，其特征在于，在步骤2中，判断每个传感器声爆信号时间历程中的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐悦，宋亚辉，瞿丽霞，赵元明，韩硕，张晓亮，王宇航，张跃林，钟敏，宋国智，王浩，梁敏，
申请(专利权)人：中国航空研究院，
类型：发明
国别省市：