[发明专利]飞行器气动伺服弹性地面模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种飞行器气动伺服弹性地面模拟试验系统，可以实现飞 行器非定常气动力的模拟加载，从而以真实飞行器为对象完成其气动伺服弹性 地面模拟试验。

背景技术

真实飞行器都具有一定弹性，而结构的弹性力、惯性力以及飞行器所受的 非定常气动力相互耦合会引起气动弹性问题；传统的飞行器控制增稳系统是将 飞行器视作刚体而进行设计的，这种做法忽略了飞行器结构振动和非定常气动 力对控制增稳系统的影响，可能导致飞行器发生气动伺服弹性 (Aero-servo-elasticity，ASE)问题，使飞行器稳定性下降，严重时发生失稳。 目前研究飞行器气动伺服弹性问题主要有两类途径：一类是数值计算，这需要 对作为分析对象的飞行器及其控制增稳系统进行数学建模，此过程需要引入较 多假设、难以考虑真实存在的各种非线性因素，因而其分析结果仅具有一定的 参考价值；另一类方法是风洞试验，但此方法对模型设计、风洞条件等的苛刻 要求也严重限制了其可行性。

发明内容

考虑到现有技术的上述问题，本发明人进行了深入研究，提出了一种飞行 器气动伺服弹性地面模拟试验系统，可以实现飞行器非定常气动力的模拟加载， 从而以真实飞行器为对象完成其气动伺服弹性地面模拟试验。

根据本发明的一个方面，提供了一种飞行器气动伺服弹性地面模拟试验系 统，包括：若干个角度传感器和速度传感器，安装于飞行器结构的特定位置处； 装有数据采集卡的中控计算机一台，对采集到的传感器信号进行处理并计算得 到与飞行器运动有关的非定常气动力；若干个激振器，位于飞行器特定位置处； 以上各子系统之间由信号线相连。本发明的工作原理图如图1所示。

本发明的有益效果包括：

1.本发明专利通过激振器的力输出来模拟真实飞行器所受的非定常气动 力，在一定程度上解决了目前无法以真实飞行器为对象进行气动伺服弹性试验 的难题，具有重要的实用价值；

2.试验系统中的非定常气动力计算及模拟加载是基于对真实飞行器运动信 号和结构振动信号的实时测量，避免了常规结构有限元建模和控制系统仿真等 过程中引入的大量简化假设，不仅可以大大减少工作量，而且可以完全考虑真 实飞行器中各种复杂的非线性因素；

3.本发明专利所提出的试验系统，其原理科学合理，流程相对简单规范， 成本低且便于重复，具有很好的应用前景；

4.本发明专利的气动力数值算模块由软件实现，可以采用不同的气动力理 论及数值算法，通用性及可扩展性较好，便于进行各种对比研究；

5.本发明专利中提及的飞行器控制增稳系统为可替换模块，便于对原有控 制增稳系统进行改进设计或者其它先进控制方法的研究。

根据本发明的一个方面，提供了一种试验飞行器的气动伺服弹性地面模拟 系统，其特征在于包括：

在所述试验飞行器的多个预定测量点处设置角度传感器和速度传感器，用 于实时采集所述测量点处的当地倾角和垂向速度

气动力数值计算模块，用于根据所述当地倾角和垂向速度计算所述试验飞行器的非定常气动力；

气动力模拟加载模块，用于将模拟气动力加载于所述试验飞行器的相应位 置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种试验飞行器的气动伺服弹性地面模 拟方法，其中所述试验飞行器用弹性绳悬挂以模拟真实飞行时的“自由-自由” 边界条件，且在所述试验飞行器的多个预定测量点处设置角度传感器和速度传 感器，其特征在于包括：

通过上述角度传感器和速度传感器，实时采集所述测量点处的当地倾角 和垂向速度

附图说明

图1是本发明的工作原理图

图2是本发明的一实施例的具体实现图

附图标号说明：

1-数据采集模块                  2-气动力数值计算模块

3-气动力模拟加载模块            4-试验飞行器

5-角度传感器和速度传感器        6-中控计算机

7-激振器             8-橡胶绳   9-飞行器控制面

10-信号线(所有虚线)  11-地面

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式具体说明本发明的技术方案。