[发明专利]一种模型自由飞试验的气动参数确定方法

摘要

一种模型自由飞试验的气动参数确定方法，用于模型自由飞试验（包括风洞自由飞试验、大气自由飞试验等）中，对在风洞中（或大气中等）自由飞行的模型在平面运动的情况下，其质心在水平方向和竖直方向的线位移、模型俯仰角随时间变化的拍摄记录观测值，采用时间多项式法进行拟合，从而获得模型质心线位移、线速度、线加速度以及俯仰角位移、角速度、角加速度随时间的变化规律，进而得到模型飞行中的阻力系数、升力系数以及俯仰力矩系数随时间的变化规律。本发明拓展了模型自由飞试验数据处理方法的应用条件和范围，可以在较为广泛的应用条件和范围内实现对试验记录数据的处理，获取模型的气动参数和运动规律。

主权项

1.一种模型自由飞试验的气动参数确定方法，所述气动参数包括模型的阻力系数、升力系数以及俯仰力矩系数，其特征在于步骤如下：（1）在模型自由飞试验中，对自由飞的模型飞行轨迹进行图像记录，之后通过图像处理得到模型质心线位移序列{x_i,t_i}_i=1,2,…N、{y_i,t_i}_i=1,2,…N和俯仰角位移序列{θ_i,t_i}_i=1,2,…N；其中，x_i为模型水平方向线位移，y_i为模型竖直方向线位移，θ_i为模型俯仰角位移，t_i为时间点，N为获取的位移序列数；（2）对步骤（1）中得到的质心线位移序列和俯仰角位移序列分别做时间多项式拟合，得到质心线位移与时间的关系式以及俯仰角位移与时间的关系式其中，BB0、BB1和BB2分别为线位移x、y和角位移θ时间多项式的最高次幂；a_i、b_i和c_i均为拟合系数，分别由拟合结果确定；（3）根据步骤（2）中得到的质心线位移与时间的关系式以及俯仰角位移与时间的关系式，分别对时间求一阶导数，即可得到质心线速度与时间的关系式x·=Σi=1BB0iaiti-1,]]>y·=Σi=1BB1ibiti-1]]>以及俯仰角速度与时间的关系式θ·=Σi=1BB2iciti-1;]]>（4）根据步骤（2）中得到的质心线位移与时间的关系式以及俯仰角位移与时间的关系式，分别对时间求二阶导数，即可得到质心线加速度与时间的关系式x··=Σi=2BB0i(i-1)aiti-2,]]>y··=Σi=2BB1i(i-1)biti-2]]>以及俯仰角加速度与时间的关系式θ··=Σi=2BB2i(i-1)citi-2;]]>（5）根据公式CD=Cxxx··=CxxΣi=2BB0i(i-1)aiti-2,]]>CL=Cyyy··=CyyΣi=2BB1i(i-1)biti-2]]>和确定阻力系数C_D、升力系数C_L以及俯仰力矩系数C_m；其中，系数C_xx=C_yy=m/(q_∞s_r)，系数C_mm=I_z/(q_∞s_rl_r)，m为模型质量，I_z为模型俯仰转动惯量，q_∞为来流动压，s_r为模型的参考面积，l_r为模型的参考长度。