[发明专利]一种利用激波测量超音速弹丸飞行轨迹的方法

摘要

本发明提出一种利用激波测量超音速弹丸飞行轨迹的方法，该方法利用分布在弹丸飞行轨迹附近的压力传感器阵列获得时域的压力信号，通过与CFD相结合的数据处理方式来确定弹丸的飞行轨迹。本发明采用相对廉价的压力传感器代替原实验设备中的昂贵的拍摄站，从而实现了降低实验成本的目的，压力传感器的安装位置和密度可以根据实验要求进行布置，从而实现了扩大实验数据采集范围的初衷。此外，压力传感器在实验中的安装、调试及使用相对简单。

主权项

1.一种利用激波测量超音速弹丸飞行轨迹的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：实验弹丸被模型发射器加速到超音速状态后进入实验段；实验段的两块沿弹丸飞行方向正交布置的压力传感器阵列采集超音速弹丸经过实验段时产生激波而带来的压力脉动信号；步骤2：根据沿弹丸飞行方向相邻的两个压力传感器之间的距离Δs和所述两个压力传感器脉动压力波峰出现的时刻t₁,t₂，得到超音速弹丸经过所述两个压力传感器区间的飞行速度为ν＝Δs/(t₂‑t₁)；步骤3：重复步骤2，得到实验段中沿弹丸飞行方向上所有相邻两排压力传感器区间对应的超音速弹丸飞行速度；步骤4：根据步骤3得到的超音速弹丸经过沿弹丸飞行方向上所有相邻两排压力传感器区间的飞行速度、超音速弹丸几何外形和实验段流场环境，通过CFD方法模拟超音速弹丸在每个飞行速度下的流场，并从流场中提取激波外形的几何数据曲面Ω；步骤5：对于两块沿弹丸飞行方向正交布置的压力传感器阵列中垂直于弹丸飞行方向的每排压力传感器，采用以下步骤拟合实际激波面在该排压力传感器阵列平面的交线：对于垂直于弹丸飞行方向的某排压力传感器，以其中某一压力传感器脉动压力波峰出现的时刻作为时间参照，计算该排其余压力传感器脉动压力波峰出现的时刻与参照时刻的时间差，根据时间差和步骤3得到的弹丸对应该排压力传感器的飞行速度拟合得到实际激波面在该排压力传感器阵列平面的交线l₁和l₂；步骤6：利用步骤5得到的对应每排压力传感器的交线l₁和l₂，以及步骤4得到的对应每排压力传感器的曲面Ω，得到压力传感器阵列平面在每排压力传感器位置处，相对实际激波曲面的位置关系；进而得到超音速弹丸在每排压力传感器位置处，相对压力传感器阵列平面的距离和姿态角，组成超音速弹丸飞行轨迹。