[发明专利]一种模型风洞虚拟飞行试验气动力系数测量方法

权利要求书

1.一种模型风洞虚拟飞行试验气动力系数测量方法，所述气动力系数包括模型的升力系数、阻力系数和侧力系数，其特征在于，方法步骤如下：

（1）依次连接三自由度运动机构、杆式应变天平和支撑底座，三自由度运动机构具有绕俯仰轴、偏航轴和滚转轴的三个角自由度，将三自由度运动机构角度定零，通过VXI采集系统采集无风状态下的天平数据和姿态角数据；

（2）将模型与三自由度运动机构连接，依据各部件尺寸计算获得模型转心相对天平校心位置x、y、z，分别改变俯仰角、偏航角和滚转角，并采集不同姿态角下的天平数据，根据步骤（1）获得的天平零点，基于模型重力与天平气动力/力矩的物理关系，采用最小二乘法获得模型质量m和质心相对模型转心的位置、、；

（3）将模型姿态角调至0°，并锁死三个角自由度，采集天平和姿态角数据，之后将三个角自由度放开，进行正式的风洞虚拟飞行试验，实时采集起风后的天平和姿态角数据；

（4）根据步骤（3）获得的无风和起风时的天平数据，经过天平公式迭代后得到三元力系数，经转换矩阵（a）-（d），将天平轴三元力系数转换为风轴系下气动力数据，并对模型三轴惯性力修正，在三元气动力数据处理过程中利用模型姿态角变化数据对模型转动惯性力带来的气动力增量进行了修正，模型质心相对转心前上右方向为正；模型运动的角速度为俯仰角速度、偏航角速度、滚转角速度；模型运动时在体轴系下X、Y、Z三个轴的线速度分别为u、v、w，获得三轴惯性力修正公式：

，

其中，为X方向惯性量、为Y方向惯性量、为Z方向惯性量；

获得的升力系数、阻力系数和侧力系数，转换矩阵如下：

(a)

(b)

(c)

(d)

式中，

为中苏坐标系到英美坐标系转换矩阵，

为角度机构坐标系到英美天平坐标系转换矩阵，

为角度机构坐标系到机体坐标系转换矩阵，

为气流坐标系到机体坐标系转换矩阵，

、、为天平坐标系相对角度机构坐标系的方位角，

、、为机体坐标系相对角度机构坐标系的方位角，

和分别为迎角侧滑角。

2.据权利要求1所述的一种模型风洞虚拟飞行试验气动力系数测量方法，其特征在于：所述的三自由度运动机构内部安装有3台编码器，编码器直径不超过15mm，编码器分辨率不超过0.09°。