一种拖锥气动特性校核风洞试验制造技术

本申请提供一种拖锥气动特性校核风洞试验，以建立拖锥管线姿态角度

【技术实现步骤摘要】
一种拖锥气动特性校核风洞试验


[0001]本申请涉及飞行器试验
，具体而言，涉及一种拖锥气动特性校核风洞试验。

技术介绍

[0002]拖锥，是飞行器(特别是民航飞机)在试飞工作过程中，用来校准来流静压的一种校准装置，它本质上是一种用来测量空气压力的装置。来流静压(P∞)，对于校准飞行器的气压高度、飞行姿态具有重要意义。
[0003]通常情况下，拖锥系统安装于飞机尾部(一般设置在飞机垂尾部位)，拖锥管线长度根据实际需要可灵活的进行收放。一般来说，起飞、降落阶段离地面较近，拖锥管线基本处于收起状态；当飞机起飞后，随着离地高度增大，拖锥管线逐步放长，直至最大长度。
[0004]拖锥系统主要由拖锥体、拖锥管线两部分组成，总长约80.0m～100.0m。其中，拖锥体为一圆锥、薄壳结构，锥高0.57m、锥底直径0.27m，采用碳纤维等复合材料制作而成。拖锥管线为外径9.0mm的中通、硬质塑料管(这一管线总长约100.0m，试飞过程中存放于飞机尾部适宜位置，根据实际需要进行收放)，在这一管线中部，连接有一段外径9.0mm、长300.0mm不锈钢中通管，在这段不锈钢管上加工了20个、直径Φ＝2.0mm测压点，气流的压力就是通过这20个测压点获得的。拖锥管线与不锈钢中通管、拖锥体通过良好的工艺，进行紧密、牢固的连接，保证全系统的气密性，以及连接强度。
[0005]目前，拖锥成品大多为国外采购。为自主研制、开发拖锥系统，提供技术依据，需展开拖锥气动特性校核风洞试验。

技术实现思路

[0006]本申请提供了一种拖锥气动特性校核风洞试验，以建立拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系，从而可使得实验人员研究其内在规律，掌握其气动特性，为后续的自主研制、开发提供技术依据。
[0007]本申请提供了一种拖锥气动特性校核风洞试验，包括以下步骤：
[0008]提供试验风洞，其步骤包括，试验风洞为至少两米量级的超声速风洞，试验风洞的风洞试验段入口配置有立杆；
[0009]将拖锥系统安装于试验风洞中，其步骤包括，将拖锥系统的拖锥管线的一端固定于立杆；
[0010]将拖锥管线被测部分调整至风洞试验段观察窗的可视范围内，其步骤包括，拖锥管线被测部分包括不锈钢中空管；
[0011]建立稳定流场，其步骤包括，试验风洞工作，且在试验段建立稳定的流场，使拖锥系统处于漂浮状态；
[0012]获取气流压力数值，其步骤包括，获取拖锥管线被测部分的气流压力数值；
[0013]获取姿态角数值，其步骤包括，由设于观察窗的姿态测量设备获取处于漂浮状态
下拖锥管线被测部分的姿态角数值；
[0014]建立拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系，其步骤包括，根据气流压力数值步骤和获取姿态角数值步骤所获取的气流压力数值和姿态角数值建立函数关系。
[0015]上述实现的过程中，通过上述试验，可测量拖锥管线(特别是不锈钢中通管)与气流的夹角，以此，研究不同姿态角对应下所得压力数据的对应函数关系，为后续的自主研制、开发提供技术依据。首先，为模拟真实飞行的环境，需选取至少两米量级的超声速风洞，以提供合适的流场，示例性地，可采用FL
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26风洞；在试验风洞的风洞试验段入口设置立杆，拖锥管线的一端固定于立杆，从而使得拖锥系统的其余部分，例如拖锥体、拖锥管线的剩余部分以及不锈钢中空管处于试验段内，且呈自然下垂状态，在试验风洞工作，提供流场后，其余部分可在气流作用下腾空；当试验风洞提供稳定地流场后，拖锥系统处于漂浮状态，此时与真实条件下，飞机处于高空中飞行时一致；在拖锥系统处于漂浮状态时，通过对拖锥管线被测部分的当前的压力数值和其与气流的夹角，即姿态角数值的获取，即可建立拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系，从而可使得实验人员研究其内在规律，掌握其气动特性，为后续的自主研制、开发提供技术依据。
[0016]可选地，在一种可能的实施方式中，
[0017]获取姿态角数值步骤还包括，通过电子压力传感器获取不锈钢中空管的气流压力。
[0018]上述实现的过程中，不锈钢中空管上加工有20个，直径Φ为2.0mm测压点，拖锥系统中用于采集和测量气流压力的部位即为不锈钢中空管，因此，本试验中，通过电子压力传感器能够准确地获取不锈钢中空管的压流压力，即等同于知晓不锈钢中空管在真实工作下，其测量的压力值，因此，利于拖锥气动特性校核风洞试验的准确性，和真实性；使得实验人员准确地掌握其气动特性，为后续的自主研制、开发提供真实准确的技术依据。
[0019]可选地，在一种可能的实施方式中，
[0020]获取姿态角数值步骤还包括，姿态测量设备包括高速摄像系统，高速摄像系统位于风洞试验段外侧，且其对应观察窗，以获取不锈钢中空管的第一姿态角数值。
[0021]上述实现的过程中，高速摄像系统的高速摄影相机架设于观察窗处，通过高频采集的方式，获得高速移动的不锈钢中空管的多帧画面。通过后期的图像处理技术，获得不锈钢中空管的实际角度(位移)，从而提供准确的第一姿态角数值，利于拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系的准确建立。
[0022]可选地，在一种可能的实施方式中，
[0023]获取姿态角数值步骤还包括，姿态测量设备还包括VMD测量系统，VMD测量系统的VMD相机设于风洞试验段的观察窗和试验风洞的试验段的上方光学窗，VMD测量系统的标记物设于拖锥系统，以获取不锈钢中空管的第二姿态角数值。
[0024]上述实现的过程中，VMD测量系统测量物体的角度(位移)量，需要在被测物表面进行标记，通过测量标记的变化量，获取被测物的实际位移(角度)量。试验时，VMD相机架设于风洞试验段观察窗以及试验段上方光学窗，实现多角度测量。在测量前，需要对整个拖锥系统进行标记物的标定，以获得不锈钢中空管的实际角度(位移)，从而提供准确的第二姿态角数值，利于拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系的准确建立。
[0025]可选地，在一种可能的实施方式中，
[0026]获取气流压力数值的步骤，还包括同时启动高速摄像系统和VMD测量系统，获取第一姿态角数值和第二姿态角数值；
[0027]拖锥气动特性校核风洞试验还包括：
[0028]对比步骤，对比和验证第一姿态角数值和第二姿态角数值，以获取第三姿态角数值；
[0029]建立拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系步骤包括，根据气流压力数值和第三姿态角数值建立函数关系。
[0030]上述实现的过程中，通过第一姿态角数值和第二姿态角数值的相互验证和对比，以获得更加准确的第三姿态角数值，从而利于更加准确的拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系的建立。
[0031]可选地，在一种可能的实施方式中，
[0032]提供试验风洞步骤，还包括，立杆的横截面为水滴状的气动外形。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拖锥气动特性校核风洞试验，其特征在于，包括以下步骤：提供试验风洞，其步骤包括，所述试验风洞为至少两米量级的超声速风洞，所述试验风洞的风洞试验段入口配置有立杆；将拖锥系统安装于所述试验风洞中，其步骤包括，将所述拖锥系统的拖锥管线的一端固定于所述立杆；将拖锥管线被测部分调整至所述风洞试验段观察窗的可视范围内，其步骤包括，所述拖锥管线被测部分包括不锈钢中空管；建立稳定流场，其步骤包括，所述试验风洞工作，且在试验段建立稳定的流场，使所述拖锥系统处于漂浮状态；获取气流压力数值，其步骤包括，获取所述拖锥管线被测部分的气流压力数值；获取姿态角数值，其步骤包括，由设于所述观察窗的姿态测量设备获取处于漂浮状态下所述拖锥管线被测部分的姿态角数值；建立拖锥管线姿态角度
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气流压力的函数关系，其步骤包括，根据所述气流压力数值步骤和所述获取姿态角数值步骤所获取的所述气流压力数值和所述姿态角数值建立函数关系。2.根据权利要求1所述的拖锥气动特性校核风洞试验，其特征在于，所述获取姿态角数值步骤还包括，通过电子压力传感器获取所述不锈钢中空管的气流压力。3.根据权利要求1所述的拖锥气动特性校核风洞试验，其特征在于，所述获取姿态角数值步骤还包括，所述姿态测量设备包括高速摄像系统，所述高速摄像系统位于所述风洞试验段外侧，且其对应观察窗，以获取所述不锈钢中空管的第一姿态角数值。4.根据权利要求3所述的拖锥气动特性校核风洞试验，其特征在于，所述获取姿态角数值步骤还包括，所述姿态测量设备还包括VMD测量系统，所述VMD测量系统的VMD相机设于所述风洞试验的观察窗和所述试验风洞的试验段的上方光学窗，所述VMD测量系统的标记物设于所述拖锥系统，以获取所述不锈钢中空管的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓军，徐扬帆，张昌荣，彭鑫，刘大伟，杨振华，蒋鸿，杨可朋，王良锋，刘光远，刘祥，熊贵天，邓吉龙，贾霜，谢晨雨，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：