恭喜中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所郭民获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所申请的专利一种工程适用外挂物分离轨迹修正方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119354475B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411930275.5,技术领域涉及:G01M9/06;该发明授权一种工程适用外挂物分离轨迹修正方法是由郭民;刘洋;于志松;王志宾;高荣钊;周润;腾达设计研发完成,并于2024-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种工程适用外挂物分离轨迹修正方法在说明书摘要公布了:本发明属于风洞试验技术领域,公开了一种工程适用外挂物分离轨迹修正方法。修正方法包括根据试验工况,设置全尺寸外挂物分离初始条件;建立外挂物模型在无载机干扰流场下的气动力数据库;进行风洞外挂物模型分离轨迹试验,通过试验天平测量外挂物模型在当前位置及姿态下的气动力和力矩;进行外挂物模型气动力及力矩修正;结合外挂物模型在当前位置及姿态下所受的包括重力、弹射力和推力在内的外力,获取外挂物模型在当前位置及姿态下的合力及合力矩;解算六自由度刚体运动方程,得到外挂物模型在下一时刻的位置和姿态;输出外挂物模型分离轨迹。修正方法能够修正实际速度与风洞气流速度的差异对外挂物分离轨迹的影响,具有工程实用价值。
本发明授权一种工程适用外挂物分离轨迹修正方法在权利要求书中公布了:1.一种工程适用外挂物分离轨迹修正方法,其特征在于,包括以下步骤:S10.根据试验工况,设置全尺寸外挂物分离初始条件;全尺寸外挂物分离初始条件包括分离初始时刻的载机状态、全尺寸外挂物相对于载机的位置及姿态、全尺寸外挂物的速度及角速度、全尺寸外挂物的质量特性及外挂物模型的质量特性;其中,分离初始时刻的载机状态包括飞行马赫数Ma,飞行高度H,载机飞行过载Nz,载机攻角α,载机侧滑角β;分离初始时刻的全尺寸外挂物相对于载机的位置及姿态、全尺寸外挂物的速度及角速度、全尺寸外挂物的质量特性由全尺寸外挂物研制单位通过地面实验预先获取并提供;S20.建立外挂物模型在无载机干扰流场下的气动力数据库;外挂物模型为全尺寸外挂物的风洞试验模型;通过风洞自由流试验获取外挂物模型在无载机干扰流场下的气动力Cs数据库,以供后续姿态角修正后气动力插值使用;S30.进行风洞外挂物模型分离轨迹试验,通过试验天平测量外挂物模型在当前位置及姿态下的气动力和力矩;外挂物模型的气动力系数,由所获得的外挂物模型的气动力除以风洞来流速压和外挂物模型的参考面积得到;外挂物模型的气动力矩系数,由所获得的外挂物模型的气动力矩值除以风洞来流速压以及外挂物模型的参考面积和参考长度得到;S40.进行外挂物模型气动力及力矩修正;包括以下步骤:S41.在工程上,外挂物模型在载机干扰流场下的气动力采用增量法进行描述,外挂物模型在载机干扰流场下总气动力表述如下: ;其中,C为外挂物模型在载机干扰流场下受到的总气动力;△Cf为外挂物模型在载机干扰流场下所受气动力中载机干扰量部分,△Cf值由外挂物模型在载机干扰流场下的位置(X,Y,Z)和姿态(ψ,θ,Φ)决定,认为外挂物模型当地速度对△Cf值不产生影响;Cs为外挂物模型在无载机干扰流场中的气动力,Cs值由外挂物模型与飞行速度的夹角决定,即: ;其中,(ψ,θ,Φ)为外挂物模型相对于惯性轴系的欧拉角,ψ为外挂物的偏航角,θ为外挂物的俯仰角,Φ为外挂物的滚转角;为外挂物模型相对于气流轴系的姿态角,为外挂物模型相对于气流的实际迎角,为外挂物模型相对于气流的实际侧滑角;S42.通过轴系转化将外挂物模型相对于惯性轴系的欧拉角(ψ,θ,Φ)转化为外挂物模型相对于气流轴系的姿态角: ;S43.考虑到外挂物模型当地速度(U,V,W),将自由来流速度UA通过轴系转化分解到外挂物模型体轴系上,并与当地速度叠加,得到外挂物模型在流场中相对于气流的实际速度,进而得到外挂物模型相对于气流的实际夹角,具体公式如下: ;上式中,UA,X,UA,Y,UA,Z为自由来流速度UA在外挂物模型体轴系上的速度分量;VX,VY,VZ为外挂物模型在气流中的实际速度分量;VR为外挂物模型在气流中合速度的量值;综合上述公式,得到由当地速度而产生的外挂物模型在无载机干扰流场即自由流气动力增量: ;S44.将(8)式中的气动力增量叠加到外挂物模型在载机流场对应的位置及姿态下的气动力和力矩上,得到对外挂物模型当地速度进行修正后的气动力和力矩;S50.结合外挂物模型在当前位置及姿态下所受的包括重力、弹射力和推力在内的外力,获取外挂物模型在当前位置及姿态下的合力及合力矩;在外挂物模型气动力和气动力矩计算中,外挂物模型的推力、弹射力在风洞轨迹试验前由外部输入给出;阻尼力矩由外挂物模型阻尼力矩系数结合来流速压、参考面积和长度经实时计算求得,其中,阻尼导数作为常数值在轨迹试验前由外部输入给出;外挂物模型阻尼力矩系数由阻尼导数和无因次角速度确定;阻尼导数包括滚转阻尼导数、俯仰阻尼导数和偏航阻尼导数;S60.解算六自由度刚体运动方程,积分得到外挂物模型在下一时刻的位置和姿态;并判断外挂物模型在下一时刻的位置和姿态是否触发轨迹模拟结束的条件;如果未触发,则进入S30,往复循环以获取外挂物模型分离轨迹;否则,轨迹模拟终止,输出外挂物模型分离轨迹,风洞外挂物模型分离轨迹试验结束。
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