【技术实现步骤摘要】
本申请涉及降落伞测试领域，具体而言，涉及一种光电数据融合的降落伞气动力测试方法。
技术介绍
1、降落伞是一种提供阻力、升力及稳定性的高效空气动力减速装置，被广泛应用于航空航天领域。降落伞是柔性织物透气体，它在开伞过程中会经历急剧的结构大变形，因而其工作时的伞衣绕流特性以及物伞系统相互干扰和伞动载压力分布等物理现象十分复杂，只有深入研究降落伞尾流绕流场，才能掌握其工作机理，以便去解释诸多伞衣充气“呼吸”、底部抖动等气动现象。实践证明，理论研究方面无法准确计算降落伞的工作机理，只有在风洞试验中利用仪器或测量装置测取降落伞的气动力和流场数据，如：六个分量气动力、压力分布情况、伞衣周围的流速等。从理论分析上，降落伞的气动阻力作为其核心技术指标之一，气动阻力主要由摩擦阻力、压差阻力、波阻及诱导阻力等四部分组成，对于一般轴对称的降落伞来说，不存在诱导阻力，但由于翼伞的伞型与机翼相似，因此也与机翼一样在翼伞下降运动中产生了诱导阻力。降落伞在空气中运动时产生的阻力的大小与运动速度、空气密度、物体形状和几何尺寸等因素有关，其气动参数主要用阻力特征表示。
2、目前国内各风洞科研试验单位或者其他高校开展降落伞常规气动力测试时，一般是将测力传感器或者各种专业测力天平连入单支杆装置或者张线连接装置，再将降落伞的连接绳环与测力天平或者测力传感器的加载连接件连接，通过风洞对降落伞的伞衣建立动压，然后测力传感器或者专业测力天平感受降落伞的气动力，动压的测试与控制过程所需要的气流空气密度参数通常选用定量值1.225kg/m3，动压控制模式一般采用开环
3、因此，需要一种降落伞气动力测试方法来提高气动力试验的准确性和试验数据重复性。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其能够优化降落伞气动特性试验数据准确性用以支撑降落伞研制和研究。
2、本申请是这样实现的：
3、本申请提供一种光电数据融合的降落伞气动力测试方法，包括以下步骤：
4、s1、获取风洞稳定段的大气压力、温度和湿度数据；
5、s2、根据风洞稳定段气流在饱和温度下的水蒸气压力分布形态，建立多环境参数传感器数据融合技术的动压实时修正数学模型；
6、s3、在被试伞的伞衣表面建立若干个代表伞衣形态的特征标记点计算特征标记点的空间坐标；
7、s4、建立测试空间坐标系：以风洞试验段固定翼伞的支架中心为坐标系原点o、顺流场方向为x轴正向、竖直向上为y轴正向建立右手坐标系o-xyz，并以翼型伞力矩参考点为风轴系原点确定以气动力换算的不同坐标：天平坐标系、气流坐标轴系、被试伞体轴系和过渡坐标系，在被试伞的坐标系中实时计算被试伞攻角；
8、s5、根据风洞试验伞模型的实际迎风面积和历史试验数据，制定不同堵塞比条件下的转速和风速模态关系，并根据不同堵塞比和试验段中心点的风速建立pi控制模型的输入条件，根据pi控制器传递函数原理优化比例系数和积分时间达到最佳状态；
9、s7、根据步骤s2和步骤s5建立流过被试伞伞衣的动压工况，再根据光学判读被试伞的攻角以及测力天平感受的气动力力矩的受力分析，转换出被试伞实际的横向气动力和纵向气动力，根据被试伞的名义几何特性和实时动压修正数据，换算出被试伞的气动力力矩系数。
10、在一些可选的实施方案中，在风洞稳定段洞壁上安装压力传感器、温度传感器和湿度传感器获取风洞稳定段的大气压力、温度和湿度数据。
11、在一些可选的实施方案中，计算特征标记点的空间坐标时，通过摄影测量前方交会法对满足交会条件的摄影机同步拍摄的影像分别进行像点坐标判读，根据像点坐标、摄站点坐标按照摄影测量前方交会法计算特征标记点的空间坐标。
12、在一些可选的实施方案中，在被试伞的坐标系中计算被试伞攻角时，根据翼型伞和天平及伞绳框架的结构尺寸通过特征点空间坐标系数据通过三角函数关系计算被试伞对称面伞绳与伞绳固定框平面的夹角，利用伞绳、弦长的几何关系实时计算被试伞攻角。
13、在一些可选的实施方案中，建立多环境参数传感器数据融合技术的动压实时修正数学模型时，风洞试验段的动压值根据下列公式进行实时修正：式中：ρ实为风动试验段气流实时密度，kg/m3；va为喷口左内壁风速，m/s；vb为喷口右内壁风速，m/s；δp为试验段动压值的修正值。
14、在一些可选的实施方案中，所述风洞试验段实时空气密度ρ实使用下列公式计算得到：
15、
16、式中：ρ实为风洞试验段气流实时密度，kg/m3；p为试验段大气压力，kpa；t为试验段热力学温度，k；ψ为试验段相对湿度，％；pt为试验段温度t时饱和空气中水蒸气的分压力，pa。
17、在一些可选的实施方案中，根据pi控制器传递函数原理使用如下公式优化比例系数和积分时间达到最佳状态：
18、
19、式中：u(t)为pi控制器输出信号；kp为比例系数；e(t)为pi控制器输入信号；ti为积分时间。
20、本申请的有益效果是：本申请提供的光电数据融合的降落伞气动力测试方法通过建立光学数据、速压和天平信号同步采集，并通过光电数据和环境参数两种融合技术开展基于数据融合技术的气动力精细化测试研究，能够优化降落伞气动特性试验数据准确性，用以支撑降落伞研制和研究。
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1.一种光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，在风洞稳定段洞壁上安装压力传感器、温度传感器和湿度传感器获取风洞稳定段的大气压力、温度和湿度数据。
3.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，计算特征标记点的空间坐标时，通过摄影测量前方交会法对满足交会条件的摄影机同步拍摄的影像分别进行像点坐标判读，根据像点坐标、摄站点坐标按照摄影测量前方交会法计算特征标记点的空间坐标。
4.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，在被试伞的坐标系中计算被试伞攻角时，根据翼型伞和天平及伞绳框架的结构尺寸通过特征点空间坐标系数据通过三角函数关系计算被试伞对称面伞绳与伞绳固定框平面的夹角，利用伞绳、弦长的几何关系实时计算被试伞攻角。
5.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，建立多环境参数传感器数据融合技术的动压实时修正数学模型时，风洞试验段的动压值根据下列公式进行实时修正：
6.根据权利要求5所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，所述风洞试验段实时空气密度ρ实使用下列公式计算得到：
7.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，根据PI控制器传递函数原理使用如下公式优化比例系数和积分时间达到最佳状态：
...【技术特征摘要】
1.一种光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，在风洞稳定段洞壁上安装压力传感器、温度传感器和湿度传感器获取风洞稳定段的大气压力、温度和湿度数据。
3.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，计算特征标记点的空间坐标时，通过摄影测量前方交会法对满足交会条件的摄影机同步拍摄的影像分别进行像点坐标判读，根据像点坐标、摄站点坐标按照摄影测量前方交会法计算特征标记点的空间坐标。
4.根据权利要求1所述的光电数据融合的降落伞气动力测试方法，其特征在于，在被试伞的坐标系中计算被试伞攻角时，根据翼型伞和天平及伞绳框架的结构尺寸通过特征点空间坐标系数据通过三角函数...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢章树，张豪，张玮鹏，刘清波，李明锴，
申请(专利权)人：中国航空救生研究所，
类型：发明
国别省市：
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