[发明专利]基于视频测量的抖振风洞试验方法

摘要

本发明公开了一种基于视频测量的抖振风洞试验方法，通过在飞行器风洞模型的机身上粘印标记点，测量其迎角；马赫数保持常值，改变迎角，若迎角的视频测量数据中的脉动频率与幅度发生突变，突变点所对应的迎角，就确定为抖振起始迎角，所对应的飞行器的配平升力系数就是抖振起始升力系数；抖振发生后，通过在飞行器风洞模型的翼上粘印的标记点，测量其位移与加速度；利用载荷识别的频域法得到翼的抖振载荷，实现抖振载荷的非接触测量。

主权项

1.一种基于视频测量的抖振风洞试验方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）在飞行器风洞模型的机身表面粘印或绘制至少4个高对比度标记点，用于测量试验模型的迎角；在风洞模型的翼上粘印或绘制20个以上的高对比度标记点；（2）测量和计算风洞模型的机身表面和翼上的高对比度标记点三维坐标：在风洞试验段上壁安装两台摄像机，用于测量风洞模型水平翼上的高对比度标记点三维坐标；在风洞试验段侧壁安装四台摄像机，其中：两台用于测量风洞模型机身上的高对比度标记点三维坐标，另外两台用于测量风洞模型垂直翼上的高对比度标记点三维坐标；标记点三维坐标的计算方法如下：共线方程描述了相机、模型上粘印待测点及其像点三者的数学模型，表达式如下：式中()分别为相机像平面中心,为相机焦距，分别为相机在地面坐标系下的位置坐标,为相机姿态角所组成的旋转矩阵R 中9 个方向余弦，()与分别为模型上粘印待测点的像平面坐标与地面坐标系下的坐标；在风洞洞体上布置6个以上的已知标记点，在风洞试验中洞体振动环境下，将已知标记点三维坐标和像平面坐标代入共线方程，即可求解风洞试验段上壁和侧壁摄像机的位置与姿态参数和；对同一时刻两台摄像机采集的视频图像，利用解得的和风洞试验模型上的标记点的像平面坐标，代入共线方程求解该时刻风洞试验模型上的标记点的三维坐标；（3）计算风洞模型的迎角：将模型的旋转中心设为风洞坐标系的原点，风洞模型机身上粘印的标记点为，当模型迎角、侧滑角和滚转角都为零时，在平面XOZ、XOY和YOZ上的投影分别为、和；风洞试验进行到第时刻时，P在平面XOZ、XOY和YOZ上的投影分别为、和，则第时刻模型迎角的计算方法如下：（4）马赫数保持常值，改变迎角，若迎角的视频测量数据中的脉动频率与幅度发生突变，突变点所对应的迎角，就确定为抖振起始迎角；（5）抖振发生后，根据摄像机采集频率和翼表面标记点的三维坐标，得到标记点的位移与加速度数据，从而计算出翼的抖振载荷。