[发明专利]一种基于飞行试验脉动压力数据的双谱分析转捩辨识方法

说明书

一种基于飞行试验脉动压力数据的双谱分析转捩辨识方法，包括步骤如下：S1：采用移动平均方法对飞行器上压力传感器测得的瞬时压力p进行滤波，得到平均压力获取飞行器的脉动压力在时间域上的分布曲线；S2：对脉动压力在时间域上的分布曲线进行划分，截取若干个Δt时间段内的脉动压力数据；Δt的取值范围根据采样频率选取；S3：对Δt时间段内的脉动压力数据进行双谱分析，得到每个Δt时间段内的脉动压力双谱值；S4：根据不同时间段内的脉动压力双谱值大小，辨识飞行器转捩发生时刻。本发明能够较为准确地辨识出飞行试验中飞行器边界层的转捩时刻，对后续飞行器的弹道优化、热防护设计提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及一种双谱分析转捩辨识方法。

背景技术

脉动压力是飞行器设计中的一种重要物理量。高速飞行器容易遭受强烈的压力脉动，这些压力脉动可以引起舱内元件的震动并且导致结构上的问题，从而影响着飞行器的性能。根据本单位的飞行试验结果，飞行器随着飞行高度降低，来流雷诺数增大，飞行器表面的边界层由层流过渡到湍流过程中，发现脉动压力幅值并非连续增大。针对飞行试验脉动压力数据的转捩辨识，以往的公开文献鲜有报道。然而，单纯地通过压力脉动幅值也并不能准确地判读转捩发生时刻。

现有的飞行试验转捩测量技术多数使用热流传感器与温度传感器来判别转捩，但是热流与温度传感器频响较低(一般在几十Hz到几百Hz)，无法兼顾测量边界层内扰动波(一般在kHz)的特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提出一种基于飞行试验脉动压力数据的双谱分析转捩辨识方法，能够较为准确地辨识出飞行试验中飞行器边界层的转捩时刻，对后续飞行器的弹道优化、热防护设计提供数据支撑。

本发明所采用的技术方案是：一种基于飞行试验脉动压力数据的双谱分析转捩辨识方法，包括步骤如下：

S1：采用移动平均方法对飞行器上压力传感器测得的瞬时压力p进行滤波，得到平均压力获取飞行器的脉动压力在时间域上的分布曲线；

S2：对脉动压力在时间域上的分布曲线进行划分，截取若干个Δt时间段内的脉动压力数据；Δt的取值范围根据采样频率选取；

S3：对Δt时间段内的脉动压力数据进行双谱分析，得到每个Δt时间段内的脉动压力双谱值；

S4：根据不同时间段内的脉动压力双谱值大小，辨识飞行器转捩发生时刻。

飞行器上的压力传感器选取压阻式Kulite传感器或压电式PCB传感器。

S1中，利用matlab软件中的smooth函数进行移动平均滤波，其中点数范围SPAN根据实际测量中的采样频率来确定，滤波方法采用Lowess。

S3的具体方法为：

(a)利用matlab软件中的离散小波函数wavedec对每个Δt时间段内的脉动压力数据进行小波分解；其中，wavedec函数中的小波函数wname根据样本数据具体形式进行选择；

(b)对每个尺度频率下的脉动压力数据进行互相关分析，获取每个Δt时间段内的脉动压力的相关性大小，即双谱值大小。

一种基于飞行试验脉动压力数据的双谱分析转捩辨识系统，包括：

第一模块，采用移动平均方法对飞行器上压力传感器测得的瞬时压力p进行滤波，得到平均压力获取飞行器的脉动压力在时间域上的分布曲线；对脉动压力在时间域上的分布曲线进行划分，截取若干个Δt时间段内的脉动压力数据；Δt的取值范围根据采样频率选取；

第二模块，对Δt时间段内的脉动压力数据进行双谱分析，得到每个Δt时间段内的脉动压力双谱值；

第三模块，根据不同时间段内的脉动压力双谱值大小，辨识飞行器转捩发生时刻。