[发明专利]高速风洞投放模型试验飞行器分离轨迹预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明提供了一种高速风洞投放模型试验飞行器分离轨迹预测方法及系统，属于风洞试验技术领域。

背景技术

高速风洞投放模型试验作为研究多体分离问题的一种有效手段，在高速飞行器多体分离问题的研究中得到了较多的应用，其可覆盖各种多体分离问题的研究，如飞机外挂物投放、内埋武器投放分离、子母弹抛撒以及头罩/壳片分离等诸多多体分离问题，马赫数范围也涵盖了亚、跨、超，直至高超声速。作为一种非定常风洞试验手段，其对相似准则的严格要求，尤其是动力相似的严格要求，使得高速风洞投放模型试验技术能够较好的实现对分离瞬间瞬态气动力的模拟，进而实现对多体分离过程的相似模拟，保证试验结果与真实飞行取得相似。但任何缩比模型试验都难以做到与实物的完全相似，通常只能做到主要的相似参数相同。在高速风洞投放模型试验中，Ma数是必须模拟的相似参数，因此其他相似参数必然受到影响，如重模型法中模型具有模拟投放轨迹准确的优点，但也存在模型重、短周期俯仰摆动阻尼不足的问题，甚至无法找到密度满足要求的材料，因而其实用性较差；

而轻模型法在实际使用中虽获得了较多的应用，且其具有正确的弹射运动和俯仰摆动，但却由于模型的重力与气动力之比与实物不一致，导致模型垂直加速度不足，导致模型下落时垂直位移与水平位移不成比例，从而使模型投放轨迹偏离实物轨迹，进而造成其垂直位移与实物有些差别，甚至有可能回碰，与母弹发生碰撞。

针对轻模型法中垂直加速度不足的问题，国内外研究人员提出了较多弥补方法，这些方法在一定程度上改善了垂直加速度不足的问题的同时，也都存在着各自的问题，有时对于不同方向同时投放多个投放物模型的情况，现有方法存在的装置过于复杂以及母体模型内部空间限制等问题使其难以在多个方向同时应用，而且有的方法还带来了新的问题等。因此，一种简单有效的，且能在多个方向同时应用的补偿模型垂直加速度不足问题的方法是十分必要的。

发明内容

本发明技术解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种高速风洞投放模型试验飞行器分离轨迹预测方法及系统，用以补偿采用轻模型法的高速风洞投放模型试验中存在的垂直加速度不足问题，应用于各种类型的高速飞行器多体分离问题研究，如飞机外挂物/内埋武器投放、子母弹抛撒/重块抛撒，以及头罩/导弹壳片分离等三大类型多体分离问题的高速风洞投放模型试验，实现对多个投放物模型在不同方向上同时投放时，轻模型法所导致的各个模型垂直加速度不足问题的较好补偿，以获得与实物保持相似的投放物模型运动轨迹，进而实现对高速飞行器多体分离安全性及分离轨迹的准确预测。

本发明的技术解决方案为：

一种高速风洞投放模型试验飞行器分离轨迹预测方法，步骤如下：

(1)确定投放物模型的分离轨迹上垂直向下的位移L₀；

(2)确定位移修正量L₀′；

(3)对所述投放物模型的分离轨迹上垂直向下的位移L₀进行修正，获得与实物保持相似的投放物模型分离轨迹；

(4)根据所述与实物保持相似的投放物模型分离轨迹，实现对高速飞行器多体分离安全性的准确预测。

所述步骤(1)确定投放物模型的分离轨迹上垂直向下的位移L₀，具体为：

(2.1)根据轻模型法开展飞行器高速风洞投放模型试验；

(2.2)根据试验记录的图像，判读出试验中各个投放物模型的分离轨迹，获得投放物模型的分离轨迹上垂直向下的位移L₀。

所述步骤(2)确定位移修正量L₀′，具体为：

其中，V_∞s为飞行器实物飞行速度，V_∞m为风洞试验中的来流速度，k_l为模型的尺寸缩比，g为重力加速度，t为时间。

所述步骤(3)对所述投放物模型的分离轨迹上垂直向下的位移L₀进行修正，获得与实物保持相似的投放物模型分离轨迹，具体为：

通过公式L＝L₀+L₀′进行所述投放物模型的分离轨迹上垂直向下的位移L₀的修正，L为修正后的分离轨迹上垂直向下的位移，即获得了与实物保持相似的投放物模型分离轨迹。