本发明专利技术涉及一种风洞试验气磁耦合投放试验系统及方法，包括步骤：气缸出气口通气，弹射架收回；电磁锁紧结构通电，将弹体装入弹射架，进行锁紧；启动风洞，流场稳定后进气槽通气，活塞杆及弹射架向下运动；电磁锁紧结构断电；光纤传感器测量弹射架速度值；将速度值输入到电磁耦合补偿数学模型中计算补偿电流，并设定补偿电流；电磁补偿结构通电，与弹体上永磁铁相互作用，补偿弹体投放速度；当投放速度满足要求时，电磁补偿结构断电，高速相机启动，拍摄弹体轨迹，试验结束。本发明专利技术采用电磁力对投放物进行锁紧，采用气磁耦合的方式对弹体进行投放，形成投放过程的闭环反馈，实现投放试验初始参数的高精度模拟。始参数的高精度模拟。始参数的高精度模拟。
【技术实现步骤摘要】
一种风洞试验气磁耦合投放试验系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种风洞试验气磁耦合投放试验系统及方法，属于试验空气动力学领域。
技术介绍
[0002]风洞投放试验技术是针对投放物分离安全性问题研究的一种重要手段，是一种基于运动学相似理论的非定常试验技术，在研究投放分离特性时具有较大的优势。因此，通过风洞试验对投放物分离轨迹进行预测，开展高精度风洞投放试验技术的研究具有很重要的意义。
[0003]目前风洞投放试验主要采用开环控制，使得投放过程开环不可控，存在试验重复性较差、投放速度与角速度控制精度较低的问题，这些问题一方面会导致试验数据的准确性较不足，使得投放试验所得数据参考性降低，影响研究人员对真实投放过程安全边界的判断，可能会造成较大事故和损失；另一方面会导致试验成功率较低，造成较大的经济损失。因此，研究一种新型的风洞投放试验方法有助于提升投放试验数据的准确性，对风洞投放试验的模拟能力有着很重要的意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的技术问题是：针对风洞自由飞试验，设计一种风洞试验气磁耦合投放试验系统及方法，实现风洞投放试验初始参数的高精度模拟，提升风洞投放试验数据的准确性。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：一种风洞试验气磁耦合投放试验系统，包括试验段、弹射机构、载机模型、攻角机构、风洞测控系统；试验段内部流场由风洞测控系统控制，攻角机构一端固定在试验段内，另一端与载机模型连接，弹射机构安装在载机模型上；还包括气磁耦合弹射控制系统、电磁补偿结构；
[0006]弹射机构，利用气压做功产生推力，将弹体投放，其中，投放速度与气压成正比；并测量弹体的实际速度值；
[0007]气磁耦合弹射控制系统，控制弹射机构的气压大小，根据速度要求值设定弹射机构的弹射压力；接收在弹射压力作用下弹体的实际速度值，根据速度要求值与实际速度值之间的误差，利用气磁耦合补偿数学模型得到补偿电流，按照补偿电流驱动电磁补偿结构；
[0008]所述气磁耦合补偿数学模型表征在当前设定的弹射压力下，速度误差与补偿电流之间的对应关系；
[0009]电磁补偿结构，通电后产生电磁场，通过改变通电电流的方向来改变电磁力的方向形成引力或斥力；对电磁补偿结构通以补偿电流，对投放弹体的实际速度值进行修正。
[0010]进一步的，根据权利要求所述的一种风洞试验气磁耦合投放试验系统，其特征在于，所述电磁补偿结构包括M个，M为大于0的偶数；每个电磁补偿结构包括第二铁芯、第二线圈、永磁铁；
[0011]第二铁芯为带底座的圆柱结构，其底座连接在弹射架下端面，第二铁芯内部为同轴的圆柱体空腔，所述空腔中心设有圆柱段；
[0012]第二线圈在空腔中心的圆柱段上同向绕制；
[0013]永磁铁固定在弹体内部，与所述第二铁芯的圆柱段位置相对应；
[0014]电磁补偿结构第二线圈通电后产生电磁力与永磁铁相互作用形成气磁耦合的弹射反馈回路，根据通电电流的方向，当电磁补偿结构产生的磁力线与永磁铁自身的磁力线在相互作用的区域方向相反时，产生斥力增大弹体的速度；当电磁补偿结构产生的磁力线与永磁铁自身的磁力线在相互作用的区域方向相同时，产生吸力减小弹体的速度。
[0015]进一步的，所述第二铁芯使用软磁材料制成。
[0016]进一步的，所述弹射机构包括快速接头、气缸、弹射架、速度传感器、电磁锁紧结构；
[0017]气缸内部等间距均布N个活塞孔，活塞孔与活塞杆配合构成活塞，活塞杆下端与弹射架的上端面固定；气缸内部有进气槽，进气槽连通N个活塞孔顶部，快速接头通过进气槽与活塞孔连通，进气槽通气，活塞杆向下运动，带动弹射架向下运动；N≥1；
[0018]弹射架下端面的中间位置处连接电磁锁紧结构，电磁锁紧结构通电产生电磁力吸附弹体，将弹体在弹射架下方进行锁紧；进气槽通气的同时，电磁锁紧结构断电，对弹体的吸附作用消失，完成弹体的解锁释放；速度传感器测量投放弹体过程中的实际速度值。
[0019]进一步的，气磁耦合补偿数学模型通过进行地面标定获得，具体流程为：给定设定速度要求值、设定气缸的弹射压力；
[0020]使用设定的弹射压力驱动活塞杆向下运动，带动弹射架向下运动；弹射架经过光纤传感器时进行测速，获得实际速度值；
[0021]电磁补偿结构通电，保持设定的弹射压力不变，调整第二线圈的电流，直到实际速度值与速度要求值相等；
[0022]多次进行地面标定，记录每次标定的速度要求值、弹射压力、电磁补偿结构补偿当前速度误差所需的电流数据，通过多项式拟合的方式建立在当前设定的弹射压力下，速度误差与补偿电流之间的对应关系。
[0023]进一步的，所述弹射机构采用速度传感器测量弹射架的实际速度值，测量点设置在当活塞杆运动到活塞孔中部位置处弹射架所在的平面上。
[0024]进一步的，所述速度传感器包括光纤传感器。
[0025]进一步的，提供一种风洞试验气磁耦合投放试验方法，包括以下步骤：
[0026]S1.气缸出气槽通气，弹射架收回；
[0027]S2.电磁锁紧结构通电，将弹体装入弹射架，利用电磁力对弹体进行锁紧；
[0028]S3.启动风洞，流场稳定后进气槽通气，设定气缸的弹射压力，使活塞杆向下运动，带动弹射架向下运动；
[0029]S4.锁紧电磁结构断电，弹体在弹射压力提供的推力作用下继续与弹射架同步向下运动；
[0030]S5速度传感器进行测速，得出弹射架实际速度值；
[0031]S6.将弹射架实际速度值输入到电磁耦合补偿数学模型，计算出补偿电流，并设定补偿电流；
[0032]S7.电磁补偿结构通电，与弹体内的永磁体相互作用，以设定的补偿电流修正实际速度值；
[0033]S8.判断修正后的实际速度值是否等于速度要求值，若等于，电磁补偿结构断电，拍摄弹体轨迹拍摄，试验结束；若不等于且活塞杆能够继续向下运动，则重复进行步骤S5～S8。
[0034]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0035](1)、本专利技术由于采用气缸作为投放的主要动力源提供投放初始速度，在投放过程中引入光纤传感器，对投放参数进行监控，同时利用电磁补偿结构与永磁体之间电磁场的相互作用对弹体速度进行补偿，形成气磁耦合的弹射反馈回路，实现了投放过程的闭环反馈控制，提升了投放物投放过程初始投放参数的准确性。
[0036](2)、本专利技术通过多次地面标定试验获取速度要求值、弹射压力、克服速度误差所需的补偿电流数据，通过多项式拟合的方式建立气磁耦合补偿数学模型，得到在设定的弹射压力下，速度误差与补偿电流之间确定的对应关系，使得闭环反馈控制的可靠性高，并将气磁耦合补偿数学模型输入到气磁耦合弹射控制系统中，由气磁耦合弹射控制系统进行实时的计算，提高了运行速度，实时性好。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例一种风洞试验气磁耦合投放试验方法流程图；
[0038]图2为本专利技术实施例高速风洞投放试验气磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风洞试验气磁耦合投放试验系统，包括试验段(1)、弹射机构(2)、载机模型(16)、攻角机构(17)、风洞测控系统(13)；试验段(1)内部流场由风洞测控系统(13)控制，攻角机构(17)一端固定在试验段(1)内，另一端与载机模型(16)连接，弹射机构(2)安装在载机模型(16)上；其特征在于，还包括气磁耦合弹射控制系统(15)、电磁补偿结构(9)；弹射机构(2)，利用气压做功产生推力，将弹体(3)投放，其中，投放速度与气压成正比；并测量弹体(3)的实际速度值；气磁耦合弹射控制系统(15)，控制弹射机构(2)的气压大小，根据速度要求值设定弹射机构(2)的弹射压力；接收在弹射压力作用下弹体(3)的实际速度值，根据速度要求值与实际速度值之间的误差，利用气磁耦合补偿数学模型得到补偿电流，按照补偿电流驱动电磁补偿结构(9)；所述气磁耦合补偿数学模型表征在当前设定的弹射压力下，速度误差与补偿电流之间的对应关系；电磁补偿结构(9)，通电后产生电磁场，通过改变通电电流的方向来改变电磁力的方向形成引力或斥力；对电磁补偿结构(9)通以补偿电流，对投放弹体(3)的实际速度值进行修正。2.根据权利要求1所述的一种风洞试验气磁耦合投放试验系统，其特征在于，所述电磁补偿结构(9)包括M个，M为大于0的偶数；每个电磁补偿结构(9)包括第二铁芯(9
‑
2)、第二线圈(9
‑
1)、永磁铁(10)；第二铁芯(9
‑
2)为带底座的圆柱结构，其底座连接在弹射架(7)下端面，第二铁芯(9
‑
2)内部为同轴的圆柱体空腔，所述空腔中心设有圆柱段；第二线圈(9
‑
1)在空腔中心的圆柱段上同向绕制；永磁铁(10)固定在弹体(3)内部，与所述第二铁芯(9
‑
2)的圆柱段位置相对应；电磁补偿结构第二线圈(9
‑
1)通电后产生电磁力与永磁铁(10)相互作用形成气磁耦合的弹射反馈回路，根据通电电流的方向，当电磁补偿结构产生的磁力线与永磁铁(10)自身的磁力线在相互作用的区域方向相反时，产生斥力增大弹体(3)的速度；当电磁补偿结构产生的磁力线与永磁铁(10)自身的磁力线在相互作用的区域方向相同时，产生吸力减小弹体(3)的速度。3.根据权利要求2所述的一种风洞试验气磁耦合投放装置，其特征在于，所述第二铁芯(9
‑
2)使用软磁材料制成。4.根据权利要求2所述的一种风洞试验气磁耦合投放试验系统，其特征在于，所述弹射机构(2)包括快速接头(21)、气缸(20)、弹射架(7)、速度传感器、电磁锁紧结构(8)；气缸(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，张晨凯，刘瑞姣，陈天奇，谢峰，魏忠武，董金刚，闫万方，张江，张正，蒋文国，唐方彪，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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