一种模型测力系统动态标定方法及设备技术方案

本发明专利技术涉及风洞试验技术领域，尤其涉及一种模型测力系统动态标定方法及设备，其中方法包括：水平悬吊模型；通过敲击获取多组力锤输入数据和各分量输出数据，以求解轴向力、法向力和俯仰力矩对应的六分量单位冲击响应函数；将模型滚转90

【技术实现步骤摘要】
一种模型测力系统动态标定方法及设备


[0001]本专利技术涉及风洞试验
，尤其涉及一种模型测力系统动态标定方法、设备及零刚度支撑气动力测量方法。

技术介绍

[0002]风洞是开展高马赫数气动性能预测和评估的理想地面试验设备。利用风洞进行气动力测量时，将待测量的模型置于风洞流场内，通过模型测力系统获取相应的测量数据，解算得到气动载荷。为实现准确测量，在试验前应对模型测力系统进行动态标定，以便建立所测数据与气动载荷之间的对应关系。
[0003]相较于常见的尾支撑内式天平气动力测量技术，零刚度支撑气动力测量技术可有效提高风洞试验气动力信号测量频响及数据可信度。但由于试验过程中，模型处于零刚度支撑状态，因此，如何准确对模型测力系统进行标定，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种适用零刚度支撑气动力测量试验的模型测力系统动态标定方法、设备以及零刚度支撑气动力测量方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种模型测力系统动态标定方法，用于对内嵌有加速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模型测力系统动态标定方法，其特征在于，用于对内嵌有加速度计组合及离线数据采集装置的模型的测力系统进行标定，包括如下步骤：确定模型的轴向、侧向和法向以及质心；采用悬吊装置水平悬吊所述模型，令所述模型的轴向和法向位于水平面内；所述悬吊装置包括框架及两根垂线，单根垂线长度不小于1m，水平悬吊所述模型时，一根垂线自所述框架垂直所述模型的轴向连接至所述模型的头部对流场干扰最小的位置，另一根垂线自所述框架垂直所述模型的轴向连接至所述模型的尾部端面，两根垂线平行间隔且上下吊点均在所述模型的轴线与重力方向构成的平面内；以轴线穿过模型头部的位置为敲击点P0，采用力锤沿所述模型的轴向重复多次敲击，获取多组力锤输入数据和相应的模型测力系统的六分量输出数据，并求解轴向力对应的六分量单位冲击响应函数；以经质心法线穿过模型一侧的位置为敲击点PC，采用力锤沿所述模型的法向重复多次敲击，获取多组力锤输入数据和相应的模型测力系统的六分量输出数据，并求解法向力对应的六分量单位冲击响应函数；选择水平面内敲击点PC之外的不同位置为敲击点，采用力锤沿所述模型的法向重复多次敲击，并确定敲击点相对质心的力臂，获取多组力锤输入数据、对应力臂和模型测力系统的六分量输出数据，进而求解俯仰力矩对应的六分量单位冲击响应函数；将所述模型绕轴线滚转90
°
后，采用悬吊装置水平悬吊所述模型，令所述模型的轴向和侧向位于水平面内；以经质心且与轴线垂直的水平向垂线穿过模型一侧的位置为敲击点PC
’
，采用力锤沿所述模型的侧向重复多次敲击，获取多组力锤输入数据和相应的模型测力系统的六分量输出数据，并求解侧向力对应的六分量单位冲击响应函数；选择水平面内敲击点PC
’
之外的不同位置为敲击点，采用力锤沿所述模型的侧向重复多次敲击，并确定敲击点相对质心的力臂，获取多组力锤输入数据、对应力臂和模型测力系统的六分量输出数据，进而求解偏航力矩对应的六分量单位冲击响应函数；在经质心重垂线穿过模型上侧或下侧的位置加装挡片；在所述挡片处，采用力锤沿水平方向重复多次敲击，并确定敲击点相对质心的力臂，获取多组力锤输入数据、对应力臂和模型测力系统的六分量输出数据，进而求解滚转力矩对应的六分量单位冲击响应函数；基于解得的所有单位冲击响应函数，得到表示模型测力系统各分量输出数据与实际输入动态载荷对应关系的单位脉冲响应函数矩阵。2.根据权利要求1所述的模型测力系统动态标定方法，其特征在于：所述求解轴向力对应的六分量单位冲击响应函数，包括：以轴向敲击的力锤输入数据作为输入和相应的模型测力系统的各分量输出数据作为输出，通过最小二乘反卷积法，计算轴向力对应的各分量的单位冲击响应函数数值；对多次计算所得的各分量的单位冲击响应函数数值分别求平均值，得到轴向力对应的六分量单位冲击响应函数；所述求解法向力对应的六分量单位冲击响应函数，包括：以法向敲击的力锤输入数据作为输入和相应的模型测力系统的各分量输出数据作为
输出，通过最小二乘反卷积法，计算法向力对应的各分量的单位冲击响应函数数值；对多次计算所得的各分量的单位冲击响应函数数值分别求平均值，得到法向力对应的六分量单位冲击响应函数；所述求解俯仰力矩对应的六分量单位冲击响应函数，包括：基于每组力锤输入数据和对应力臂，确定对应的俯仰力矩；以法向敲击的力锤输入数据及对应的俯仰力矩作为输入和相应的模型测力系统的各分量输出数据作为输出，通过最小二乘反卷积法，计算法向力及俯仰力矩对应的各分量的单位冲击响应函数数值；对多次计算所得的俯仰力矩对应的各分量单位冲击响应函数数值分别求平均值，得到俯仰力矩对应的六分量单位冲击响应函数；所述求解侧向力对应的六分量单位冲击响应函数，包括：以侧向敲击的力锤输入数据作为输入和相应的模型测力系统的各分量输出数据作为输出，通过最小二乘反卷积法，计算侧向力对应的各分量的单位冲击响应函数数值；对多次计算所得的各分量的单位冲击响应函数数值求平均值，得到侧向力对应的六分量单位冲击响应函数；所述求解偏航力矩对应的六分量单位冲击响应函数，包括：基于每组力锤输入数据和对应力臂，确定对应的偏航力矩；以侧向敲击的力锤输入数据及对应的偏航力矩作为输入和相应的模型测力系统的各分量输出数据作为输出，通过最小二乘反卷积法，计算侧向力及偏航力矩对应的各分量的单位冲击响应函数数值；对多次计算所得的偏航力矩对应各分量单位冲击响应函数数值分别求平均值，得到偏航力矩对应的六分量单位冲击响应函数；所述求解滚转力矩对应的六分量单位冲击响应函数，包括：基于每组力锤输入数据和对应力臂，确定对应的滚转力矩；以水平敲击的力锤输入数据及对应的滚转力矩作为输入和相应的模型测力系统的各分量输出数据作为输出，通过最小二乘反卷积法，计算侧向力及滚转力矩对应的各分量的单位冲击响应函数数值；对多次计算所得的滚转力矩对应的各分量单位冲击响应函数数值分别求平均值，得到滚转力矩对应的六分量单位冲击响应函数；所述单位脉冲响应函数矩阵的表达式为：其中，V
A
、V
N
、V
Z
、V
Mz
、V
My
和V
Mx
分别表示模型测力系统的轴向力、法向力、侧向力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩分量输出数据；FA、FN、FZ、Mz、My和Mx分别表示轴向力、法向力、侧
向力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩六分量的实际输入动态载荷；“*”表示卷积运算；h
AA
、h
AN
、h
AZ
、h
AMz
、h
AMy
和h
AMx
分别表示轴向力对应的轴向力、法向力、侧向力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩分量的单位冲击响应函数；h
NA
、h
NN
、h
NZ
、h
NMz
、h
NMy
和h
NMx
分别表示法向力对应的轴向力、法向力、侧向力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩分量的单位冲击响应函数；h
ZA
、h
ZN
、h
ZZ
、h
ZMz
、h
ZMy
和h
ZMx
分别表示侧向力对应的轴向力、法向力、侧向力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩分量的单位冲击响应函数；h
MzA
、h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘施然，游天夏，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：