高超声速风洞虚拟飞行试验系统及试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110207943A(43)申请公布日2019.09.06(21)申请号201910562457.4(22)申请日2019.06.26(71)申请人中国航天空气动力技术研究院地址100074北京市丰台区云岗西路17号(72)发明人岳才谦付増良赵俊波梁彬张旭张石玉(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人庞静(51)Int.Cl.G01M9/06(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称高超声速风洞虚拟飞行试验系统及试验方法(57)摘要高超声速风洞虚拟飞行试验系统及试验方法，系统包括飞行器模型、舵控模块、测量模块、多自由度支撑机构、舵机组件、舵、支杆、限位保护机构；舵控模块、测量模块和舵机组件均安装于飞行器模型内腔，舵机组件与舵直连；多自由度支撑机构具有一个固定端、一个运动端，运动端能够相对固定端实现多自由度转动，所述的固定端与支杆同轴且刚性连接，运动端与飞行器模型刚性连接；限位保护机构安装在支杆上用于对飞行器模型进行限位保护；利用所述测量模块测量的试验过程中飞行器模型的运动轨迹，通过舵控模块控制舵按给定规律偏转。CN110207943ACN110207943A权利要求书1/2页1.高超声速风洞虚拟飞行试验系统，其特征在于包括：飞行器模型、舵控模块、测量模块、多自由度支撑机构、舵机组件、舵、支杆、限位保护机构；舵控模块、测量模块和舵机组件均安装于飞行器模型内腔，舵机组件与舵直连；多自由度支撑机构具有一个固定端、一个运动端，运动端能够相对固定端实现多自由度转动，所述的固定端与支杆同轴且刚性连接，运动端与飞行器模型刚性连接；限位保护机构安装在支杆上用于对飞行器模型进行限位保护；利用所述测量模块测量的试验过程中飞行器模型的运动轨迹，通过舵控模块控制舵按给定规律偏转。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的多自由度支撑机构包括运动端、俯仰基座、偏航基座、滚转基座和固定端；所述的固定端为阶梯轴，轴的一端用于与支杆刚性连接，另一端通过轴承安装在滚转基座内腔且二者之间只保留滚转自由度；滚转基座与偏航基座刚性连接，偏航基座上设置偏航轴安装孔，俯仰基座通过轴承、偏航轴安装在偏航基座内部，运动端通过俯仰轴、轴承安装在俯仰基座内部，固定端轴线、偏航轴轴线以及俯仰轴轴线相交于一点，作为多自由度机构转动中心。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：通过在俯仰基座、偏航基座、滚转基座上安装限位装置的方式能够限制任意方向的自由度。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述飞行器模型的理论质心、飞行器模型的实际质心与多自由度机构转动中心重合。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的飞行器模型与实际飞行器的外形满足几何相似、惯量相似原则。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括上位机，上位机与舵控模块、测量模块之间采用无线方式通信；由上位机接收所述测量模块测量的试验过程中飞行器模型的运动轨迹，采用闭环或者开环的方式通过舵控模块2控制舵6按给定规律偏转。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：将所述的舵控模块和测量模块3分别安装于飞行器模型前端的安装基准槽内，据此确定测量模块坐标系和模型体轴标系之间转换关系。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的限位保护机构包括限位推头、推杆和气缸；限位推头安装在支杆上，推杆一端连接限位推头，另一端连接气缸，通过气缸带动限位推头沿支杆前后移动对飞行器模型进行限位保护。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述的限位推头为带中心孔的锥台结构，中心孔与支杆满足滑动配合要求，锥台前端的壁厚不大于0.5mm。10.高超声速风洞虚拟飞行试验方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将试验系统支杆安装于高超声速风洞攻角机构，多自由度支撑机构与支杆前端固连，且其运动端可沿转动中心自由转动；(2)将限位保护机构安装于所述的支杆上；(3)将飞行器模型与多自由度支撑机构运动端固连，模型可绕各自由度在一定范围内自由转动；(4)风洞试验前，控制限位保护机构使飞行器模型处于锁死状态；流场稳定后，控制限位保护机构使飞行器模型处于自由状态；(5)测量模块实时测量飞行器模型的运动轨迹，并将测量数据发送至上位机，上位机将2CN110207943A权利要求书2/2页接收的测量数据由测量模块坐标系转换至模型体轴系，存储转换后的测量数据并根据转换后的数据采用闭环或者开环的方式通过舵控模块控制舵按给定规律偏转；(6)试验后利用存储的飞行器模型运动轨迹曲线辨识出飞行器的静、动态稳定特性。3CN110207943A说明书1/4页高超声速风洞虚拟飞行试验系统及试验方法技术领域[0001]本发明涉及一种高超声速风洞虚拟飞行试验