本發(fā)明屬于風(fēng)洞試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法，適用于風(fēng)洞吹風(fēng)時(shí)對(duì)風(fēng)洞模型的彈性位移進(jìn)行修正。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)代飛機(jī)和武器設(shè)計(jì)中，航空航天器的多體分離一直是人們關(guān)注的重要問(wèn)題。這些多體包括機(jī)載武器、副油箱、保護(hù)頭罩等等，由于外掛物處于載機(jī)復(fù)雜干擾流場(chǎng)中，在分離過(guò)程中如果出現(xiàn)意外，往往容易導(dǎo)致外掛物與載機(jī)發(fā)生碰撞，嚴(yán)重危及載機(jī)和飛行人員的安全。為了準(zhǔn)確獲得多體干擾與分離的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)，進(jìn)行地面風(fēng)洞試驗(yàn)必不可少。多體干擾與分離試驗(yàn)中，兩個(gè)以上模型同時(shí)放置在風(fēng)洞試驗(yàn)段中，利用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐模型實(shí)現(xiàn)模型間相對(duì)位置的變化。例如捕獲軌跡試驗(yàn)，飛機(jī)模型固定支撐，外掛物模型由運(yùn)動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)支撐，實(shí)現(xiàn)六自由度運(yùn)動(dòng)。多體干擾與分離試驗(yàn)需要精確控制多個(gè)模型的相對(duì)位置，以研究模型間的氣流干擾對(duì)模型氣動(dòng)特性的影響。多體干擾與分離試驗(yàn)結(jié)果表明，模型氣動(dòng)特性受分離位置變化影響非常明顯。模型的高精度多自由度控制由多自由度運(yùn)動(dòng)支撐系統(tǒng)完成，為了減少支撐系統(tǒng)對(duì)模型表面的氣動(dòng)力干擾，往往采用尾支撐方式。多自由度運(yùn)動(dòng)支撐系統(tǒng)通過(guò)天平桿與模型連接。吹風(fēng)時(shí)，由于氣動(dòng)載荷，天平桿發(fā)生彈性變形，模型質(zhì)心產(chǎn)生相應(yīng)的彈性位移，給模型之間的相對(duì)位置帶來(lái)誤差。在多體干擾與分離試驗(yàn)中，風(fēng)洞模型的彈性位移成為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要誤差因素，有必要對(duì)其進(jìn)行修正。國(guó)內(nèi)外專家針對(duì)彈性位移問(wèn)題，提出采用單相機(jī)測(cè)量等方法，相機(jī)位于不同安裝位置對(duì)位移計(jì)算有一定影響，位移補(bǔ)償算法比較復(fù)雜，在試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法實(shí)時(shí)修正彈性位移的影響。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于：針對(duì)多體干擾與分離試驗(yàn)的需求，提供一種可以用于風(fēng)洞模型彈性位移修正的方法，本發(fā)明測(cè)量計(jì)算模型質(zhì)心的彈性位移、擬合彈性位移關(guān)于氣動(dòng)載荷的公式，可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)風(fēng)洞模型的彈性位移進(jìn)行修正。本發(fā)明的技術(shù)方案是：用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法，其包括如下步驟：(1)將天平桿一端固定在夾具上，另一端與剛性套筒以錐面配合連接，并選取剛性套筒上的兩點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；(2)向天平桿加載法向力或者俯仰力矩，測(cè)得兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)加載前后的縱向移動(dòng)距離，向天平桿加載側(cè)向力或者偏航力矩，測(cè)得兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)加載前后的側(cè)向移動(dòng)距離；(3)根據(jù)兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)加載前后的縱向移動(dòng)距離和側(cè)向移動(dòng)距離分別計(jì)算出天平校心的縱向和側(cè)向彈性位移，擬合彈性位移關(guān)于載荷的公式，并計(jì)算出彈性位移系數(shù)；根據(jù)兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的距離和兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)加載前后的縱向移動(dòng)距離和測(cè)量移動(dòng)距離分別計(jì)算天平校心的縱向和側(cè)向彈性角，擬合彈性角關(guān)于載荷的公式，并計(jì)算出彈性角系數(shù)；(4)根據(jù)天平校心的彈性位移系數(shù)和彈性角系數(shù)、天平校心與模型質(zhì)心的幾何位置關(guān)系，計(jì)算出模型質(zhì)心的彈性位移；(5)根據(jù)模型質(zhì)心的彈性位移和初始設(shè)定位移值計(jì)算得到當(dāng)前模型質(zhì)心的實(shí)際位移值，根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際位移值和目標(biāo)位移值的差值調(diào)整行走機(jī)構(gòu)進(jìn)而改變當(dāng)前的實(shí)際位移值，直至當(dāng)前的實(shí)際位移值與目標(biāo)位移值相等。優(yōu)選的是，所述的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中，兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的連線平行于天平桿的軸線，兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)到天平校心的距離相等，且位于天平校心兩側(cè)。優(yōu)選的是，所述的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中，在無(wú)載荷情況下，分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)量點(diǎn)的位置值；每次加載后，測(cè)量加載后兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的位置值，其與在無(wú)載荷情況下的位置值之差為兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的移動(dòng)距離；計(jì)算天平校心的彈性位移的方法為：Δyt=0.5(Δy1+Δy2)Δzt=0.5(Δz1+Δz2)---(1)]]>其中，Δyt、Δzt為天平校心的縱向彈性位移和側(cè)向彈性位移。Δy1、Δz1、Δy1、Δz1為剛性套筒選定兩點(diǎn)的縱向移動(dòng)距離和側(cè)向移動(dòng)距離。優(yōu)選的是，所述的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中，天平校心的彈性位移關(guān)于載荷的公式為：Δyt=KyfFY+KymMZΔzt=KzfFZ+KzmMY---(2)]]>其中，F(xiàn)Y、MZ、FZ和MY分別為法向力、俯仰力矩、側(cè)向力和偏航力矩，Kyf、Kym、Kzf和Kzm是擬合的彈性位移系數(shù)；彈性位移系數(shù)擬合的方法為每組加載n個(gè)載荷，每個(gè)載荷對(duì)應(yīng)一個(gè)天平校心彈性位移，彈性位移和載荷線性相關(guān)，計(jì)算公式如下：Kyf=(Σi=1nΔyti)/(Σi=1nFYi)Kym=(Σi=1nΔyti)/(Σi=1nMZi)Kzf=(Σi=1nΔzti)/(Σi=1nFZi)Kym=(Σi=1nΔzti)/(Σi=1nMYi)---(3)]]>優(yōu)選的是，所述的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中，通過(guò)測(cè)量剛性套筒選定兩點(diǎn)的位置，計(jì)算天平校心的彈性角的方法為：Δα=arctan[(Δy2-Δy1)/L12]Δβ=arctan[(Δz2-Δz1)/L12]---(4)]]>其中，Δα和Δβ分別為天平校心的縱向彈性角和側(cè)向彈性角，L12為剛性套筒選定兩點(diǎn)的距離。優(yōu)選的是，所述的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中，彈性角關(guān)于載荷的公式為：Δα=KαfFY+KαmMZΔβ=KβfFZ+KβmMY---(5)]]>其中，Kαf、Kαm、Kβf和Kβm是擬合的彈性角系數(shù)；彈性角系數(shù)擬合的方法為每組加載n個(gè)載荷，每個(gè)載荷對(duì)應(yīng)一個(gè)天平校心彈性角，彈性角和載荷線性相關(guān)，計(jì)算公式如下：Kαf=(Σi=1nΔαi)/(Σi=1nFYi)Kαm=(Σi=1nΔαi)/(Σi=1nMZi)Kβf=(Σi=1nΔβi)/(Σi=1nFZi)Kβm=(Σi=1nΔβi)/(Σi=1nMYi)---(6)]]>優(yōu)選的是，所述的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中，模型質(zhì)心的彈性位移的計(jì)算公式為：Δy=Δyt+Δα·LtmΔz=Δzt+Δβ·Ltm---(7)]]>將式(2)和式(5)代入到式(7)，可以得到Δy=KyfFY+KymMZ+(KαfFY+KαmMZ)·LtmΔz=KzfFZ+KzmMY+(KβfFZ+KβmMY)·Ltm---(8)]]>其中，Ltm為天平校心與模型質(zhì)心的距離。本發(fā)明提供的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法可以修正風(fēng)洞模型的彈性位移，以適應(yīng)多體干擾與分離試驗(yàn)對(duì)模型間相對(duì)位置精確控制的要求。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明提供的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法的流程圖；圖2為本發(fā)明提供的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中的天平桿和套筒之間的連接示意圖；圖3為本發(fā)明提供的用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法中的測(cè)量點(diǎn)與模型質(zhì)心之間的位置關(guān)系示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。下面結(jié)合外掛物捕獲軌跡試驗(yàn)中修正彈性位移為例，詳細(xì)說(shuō)明用于風(fēng)洞模型的彈性位移修正方法，如圖1所示，包括以下步驟：(1)如圖2所示，將天平桿2一端固定在夾具1上，另一端與剛性套筒3以錐面配合連接，如圖2所示；剛性套筒上選定兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線平行于天平軸線，兩點(diǎn)位于天平校心兩側(cè)且與天平校心的距離相等，距離為115mm。(2)給天平桿加載一組法向力，法向力序列為：24N、48N、48N、24N、24N、48N、48N、24N，測(cè)量的剛性套筒點(diǎn)1的縱向移動(dòng)距離為：0.009mm、0.023mm、0.030mm、0.040mm、0.013mm、0.045mm、0.038mm、0.036mm，剛性套筒點(diǎn)2的縱向移動(dòng)距離為：3.987mm、8.018mm、7.972mm、4.081mm、3.969mm、7.999mm、7.985mm、4.061mm。給天平加載一組俯仰力矩，俯仰力矩序列為：0.3N·m、0.6N·m、0.6N·m、0.3N·m、-0.3N·m、-0.6N·m、-0.6N·m、-0.3N·m，測(cè)量的剛性套筒點(diǎn)1的縱向移動(dòng)距離為：-0.254mm、-0.501mm、-0.511mm、-0.259mm、0.261mm、0.523mm、0.502mm、0.250mm，剛性套筒點(diǎn)2的縱向移動(dòng)距離為：0.764mm、1.510mm、1.490mm、0.749mm、-0.752mm、-1.517mm、-1.491mm、-0.732mm。給天平加載一組側(cè)向力，側(cè)向力序列為：24N、48N、48N、24N、24N、48N、48N、24N，測(cè)量的剛性套筒點(diǎn)1的側(cè)向移動(dòng)距離為：-0.024mm、-0.034mm、-0.098mm、-0.031mm、-0.051mm、-0.071mm、-0.094mm、-0.029mm，測(cè)量的剛性套筒點(diǎn)2的側(cè)向移動(dòng)距離為：4.779mm、9.626mm、9.568mm、4.846mm、4.764mm、9.575mm、9.561mm、4.842mm。給天平加載一組偏航力矩，偏航力矩系列為：0.3N·m、0.6N·m、0.6N·m、0.3N·m、-0.3N·m、-0.6N·m、-0.6N·m、-0.3N·m，測(cè)量的剛性套筒點(diǎn)1的側(cè)向移動(dòng)距離為：-0.310mm、-0.612mm、-0.598mm、-0.305mm、0.314mm、0.614mm、0.619mm、0.319mm。(3)計(jì)算天平校心的彈性位移的方法為：Δyt=0.5(Δy1+Δy2)Δzt=0.5(Δz1+Δz2)---(1)]]>其中，Δyt、Δzt為天平校心的縱向彈性位移和側(cè)向彈性位移，Δy1、Δz1、Δy1、Δz1為剛性套筒選定兩點(diǎn)的縱向移動(dòng)距離和側(cè)向移動(dòng)距離。天平校心的彈性位移關(guān)于載荷的公式為：Δyt=KyfFY+KymMZΔzt=KzfFZ+KzmMY---(2)]]>其中，F(xiàn)Y、MZ、FZ和MY分別為法向力、俯仰力矩、側(cè)向力和偏航力矩，Kyf、Kym、Kzf和Kzm是擬合的彈性位移系數(shù)。彈性位移系數(shù)擬合公式為：Kyf=(Σi=1nΔyti)/(Σi=1nFYi)Kym=(Σi=1nΔyti)/(Σi=1nMZi)Kzf=(Σi=1nΔzti)/(Σi=1nFZi)Kym=(Σi=1nΔzti)/(Σi=1nMYi)---(3)]]>在實(shí)施例中可以得到Kyf、Kym、Kzf和Kzm分別為0.839、8.256、0.992、9.868。計(jì)算天平校心的彈性角的方法為：Δα=arctan[(Δy2-Δy1)/L12]Δβ=arctan[(Δz2-Δz1)/L12]---(4)]]>其中，Δα和Δβ分別為天平校心的縱向彈性角和側(cè)向彈性角，L12為剛性套筒選定兩點(diǎn)的距離。彈性角關(guān)于載荷的公式為：Δα=KαfFY+KαmMZΔβ=KβfFZ+KβmMY---(5)]]>其中，Kαf、Kαm、Kβf和Kβm是擬合的彈性角系數(shù)。彈性角系數(shù)擬合公式為：Kαf=(Σi=1nΔαi)/(Σi=1nFYi)Kαm=(Σi=1nΔαi)/(Σi=1nMZi)Kβf=(Σi=1nΔβi)/(Σi=1nFZi)Kβm=(Σi=1nΔβi)/(Σi=1nMYi)---(6)]]>在實(shí)施例中可以得到Kyf、Kym、Kzf和Kzm分別為0.414、8.350、0.502、10.026。(4)由彈性角、天平校心的彈性位移、如圖3可以得出天平校心和模型質(zhì)心的幾何位置關(guān)系，計(jì)算模型質(zhì)心的彈性位移。模型質(zhì)心的彈性位移公式為：Δy=Δyt+Δα·LtmΔz=Δzt+Δβ·Ltm---(7)]]>將式(2)和式(5)代入式(7)可以得到：Δy=KyfFY+KymMZ+(KαfFY+KαmMZ)·LtmΔz=KzfFZ+KzmMY+(KβfFZ+KβmMY)·Ltm---(8)]]>其中，Ltm為天平校心與模型質(zhì)心的距離。在實(shí)施例中，Ltm為21mm。(5)試驗(yàn)中修正彈性位移的方法為：模型的預(yù)期位移為y和z，根據(jù)模型受到氣動(dòng)載荷的值，由式(8)可以計(jì)算得到模型質(zhì)心的彈性位移為Δy和Δz，那么模型的實(shí)際位移為ya＝y(tǒng)+Δy和za＝z+Δz。對(duì)比預(yù)期位移和實(shí)際位移，控制機(jī)構(gòu)行走修正位移-Δy和-Δz，反復(fù)修正直到模型實(shí)際位移達(dá)到預(yù)期位移。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3