【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于飛行器模型風洞動導數試驗領域，涉及一種動導數試驗中飛行器模型模擬運動的多維力位信息感知方法。
技術介紹
1、高速風洞動導數試驗是評估高機動飛行器動穩定性主要手段，其核心是在縮比模型模擬運動狀態下，高可靠、高精度測量模型氣動力。然而，高速飛行器模型的許用測試空間狹小，高速流場持續時間短、氣動力/角位移待測維度多、頻率高，致使氣動力/角位移難測量甚至無法測，難以保障動導數試驗數據的精確度與可靠性。因此，為了保證高機動飛行器動穩定性準確評估，研究動導數試驗中多自由度力位信息感知方法具有重要意義。
2、arlington大學空氣動力學研究中心的joshi等在發表的論文《analysis?ofunsteady?thrust?generation?in?pulse?detonation?engines》中針對高超聲速脈沖風洞中氣動載荷測量受慣性效應影響導致測量精度不高的問題，提出了一種補償慣性效應的壓電天平測力系統，該測力系統實現了高超音速環境下單維動態力的高精測量，但在力位綜合測量方面仍有不足。中國航天空氣動力研究院（caaa）的劉金等在論文《investigationon?dynamic?derivative?test?technique?in?hypersonic?wind?tunnel》面向研究空天飛行器非穩態、縱向/橫向耦合氣動力特性的需求，提出了基于應變天平與柔性鉸鏈的力位信息組合式測量方法，該測量系統可實現力位信息測量一體化，然而通過鉸鏈獲取姿態角導致機械阻尼較高，影響測量精度。
3、目前
技術實現思路
1、本專利技術克服現有方法的不足，提出一種飛行器模擬運動下多維力位信息感知方法。該方法首先針對在復雜流場下多維瞬變力高頻測量，提出基于多維力壓電天平的力測量與解算模型，通過多向力-電荷之間的映射關系表征飛行器瞬時受力狀態；其次，慮及空間尺寸約束、定位精度容限的角度編碼器定位器多尺寸優化方法，設計形成定位器結構及角度編碼器-構件傳動單元一體集成的三自由度角度監測布局；而后，組裝壓電天平與角度編碼器，搭建飛行器模型力位狀態的組合測量集成布局；最后，研究測量系統的力位一體標校方法，構建測量中心-飛行器模型質心的力位解算模型，實現飛行器空間力位狀態的實時精確表征。該方法可保證高速風洞動導數試驗中模型力位狀態信息的高可靠、高精度測量，準確評估高機動飛行器動穩定性。
2、本專利技術技術方案：
3、一種動導數試驗中飛行器模型模擬運動的多維力位信息感知方法，首先，搭建多維力標校平臺，針對多維力壓電天平進行多向激振試驗，采集獲取多向力-電荷的時頻域數據；通過多項式擬合方式獲得力測量與解算模型，表征飛行器瞬時受力狀態；設計角度監測布局，形成角度編碼器定位器結構及角度編碼器-構件傳動單元一體化布局，設計關鍵尺寸及公差；設計角度編碼器的焊接夾具，形成多自由度角度監測布局；構建模型力位狀態的組合測量集成布局，研究力位一體標校方法，實現從測量軸坐標系到模型軸坐標系的轉換，解得飛行器空間力位狀態的實時精確表征；
4、具體步驟如下：
5、1）搭建多維力標校平臺，針對多維力壓電天平進行多向激振試驗，采集多向力-電荷的時頻域數據，繪制時域映射曲線與頻域響應曲線；選擇多個定頻加載信號分別進行參數擬合，通過多項式擬合方式獲得參數的頻率變化函數；選擇掃頻加載函數，進行寬頻域連續激振試驗，獲得多向電荷響應，優化擬合多項式的參數；
6、1.1）搭建多維力標校平臺，針對多維力壓電天平進行多向激振試驗，采集多向力-電荷的時頻域數據；將多維力測試轉接頭同多維力壓電天平通過錐面固接；將多維力壓電天平安裝至動導數試驗機的轉接頭處；將動導數試驗機另一端同機構移動臥式夾具配合連接后，再將機構移動臥式夾具通過滑軌配合安裝在激振臺基座，推至力測量區域；將多個激振器安裝至激振臺基座中，將激振器的球弧同多維力測試轉接頭的球弧貼合，至此完成多維力標校平臺搭建，其結構示意圖如圖2所示；
7、多個激振器在不同方向施加載荷，通過對比激振器自帶的力信號反饋與多維力壓電天平采集的多路電荷信號，獲取多向力-電荷的時域定頻數據集；其中載荷的函數形式由下式所示：
8、?
9、其中，f代表載荷，a、f為載荷的幅值與頻率，t為時間變量；
10、1.2）根據多向力-電荷的時頻域數據繪制時域映射曲線與頻域響應曲線，基于多向力-電荷的時域定頻數據集，線性擬合單一方向的曲線，確定各向系數；系數矩陣如下：
11、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>f</mi><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mi>x</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mi>y</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mi>z</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>m</mi><mi>x</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>m</mi><mi>y</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>m</mi><mi>z</mi></msub></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow><mi本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種動導數試驗中飛行器模型模擬運動的多維力位信息感知方法，其特征在于，步驟如下：
【技術特征摘要】
1.一種動導數試驗中飛行器模型模擬運動的多...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周孟德，任宇航，劉巍，趙麒，胡宸愷，賈振元，崔曉春，王浩然，潘金柱，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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