[发明专利]一种进气道与飞行器前体之间气动耦合试验方法有效
申请号: | 202211298935.3 | 申请日: | 2022-10-24 |
公开(公告)号: | CN115371933B | 公开(公告)日: | 2023-03-24 |
发明(设计)人: | 张宇超;桂丰;黄维娜;李中龙;李丹;袁永青;刘凡;于广元;侯玉柱 | 申请(专利权)人: | 中国航发四川燃气涡轮研究院 |
主分类号: | G01M9/02 | 分类号: | G01M9/02;G01M9/08;B64F5/60 |
代理公司: | 北京清大紫荆知识产权代理有限公司 11718 | 代理人: | 秦亚群 |
地址: | 610500 四川*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 进气道 飞行器 之间 气动 耦合 试验 方法 | ||
1.一种进气道与飞行器前体之间气动耦合试验方法,试验件为进气道与飞行器前体一体化试验件,其特征在于,试验件的气动耦合试验方法包括试验方案设计、试验数据采集及试验数据处理;
其中,试验方案设计步骤,包括:
S1、试验件与测试系统的连接方式设计;
S2、试验件上非前体部分和进气道内布置静压测点;
所述非前体部分的静压测点是根据飞行器前体与进气道形成的波系结构进行布置,包括:
S201、根据单试验工况的模型姿态,利用数值仿真结果,以试验流场特征为基础,依据表面静压相似原则将试验件非前体划分为若干个特征区域;
S202、在各特征区域布置静压测点,并获取各特征区域在测力坐标系下X、Y、Z方向的投影面积以及重心坐标;
其中,试验数据采集及试验数据处理步骤,包括:
S3、试验件与测试系统连接,并对测力天平及参数采集单元调零,开始采集动态数据并风洞起动;
S4、风洞稳定后,调整试验件单试验工况下的运行参数;
S5、待试验件运行稳定后,动态采集静压测点的静压数据、稳态性能数据、测力数据直至该单试验工况试验结束;
S6、重复步骤S4~S5,直至完成所有单试验工况的试验;
S7、对采集的各单试验工况下的试验数据进行修正,并进行进气道与飞行器前体之间气动耦合分析;其中,对采集的各单试验工况下的试验数据修正的方法,包括:
S701、依据各特征区域的静压数据和其在测力坐标系下X、Y、Z方向的投影面积,计算试验件非前体部分所受阻力;
S702、基于试验件非前体部分所受阻力、试验件的质心坐标,对测力数据进行修正,获取试验件非前体部分的气动力。
2.根据权利要求1所述的进气道与飞行器前体之间气动耦合试验方法,其特征在于,步骤S1中,测试系统包括试验件、测力天平、支撑结构、总压及流量控制单元、模型姿态控制单元、参数采集单元;
测力天平一端与试验件及参数采集单元进行刚性连接,另一端与支撑结构进行刚性连接;
总压及流量控制单元与试验件之间通过柔性连接结构进行连接;
试验件的非前体部分以及进气道内均布置有与参数采集单元连接的静压测点;
模型姿态控制单元与支撑结构进行刚性连接。
3.根据权利要求1所述的进气道与飞行器前体之间气动耦合试验方法,其特征在于,步骤S4中运行参数包括攻角、侧滑角、总压及流量。
4.根据权利要求1所述的进气道与飞行器前体之间气动耦合试验方法,其特征在于,步骤S701中试验件非前体部分所受阻力的计算方法为:
S7011、分别计算特征区域的静压数据与其在测力坐标系下X、Y、Z方向的投影面积,将静压数据与各坐标轴方向投影面积的乘积作为该特征区域在测力坐标系下的X方向气动力、Y方向气动力、Z方向气动力;
S7012、将X方向气动力、Y方向气动力、Z方向气动力的和作为试验件非前体部分所受阻力。
5.根据权利要求4所述的进气道与飞行器前体之间气动耦合试验方法,其特征在于:步骤S702中试验件非前体部分的气动力的获取方法为:
根据特征区域的重心坐标、试验件的质心坐标、测力数据,利用静力守恒和静力矩守恒,根据下述公式计算试验件前体的气动力:
,其中,为天平测到的气动力在坐标系下沿x方向的分力;为前体受到的气动力沿坐标系下沿x方向的分力,其由试验直接采集得到;为欸内流阻力沿坐标系下沿x方向的分力,其可以根据进气道内流参数得到;为底阻沿坐标系下沿x方向的分力,其可以根据进气道内流参数得到;为柔性连接附加轴向力沿坐标系下x方向的分力,其可以根据柔性连接的具体方式得到;为试验件非前体部分在x坐标方向受到的气动力。
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