《飞行器模型常规测力风洞试验方法 第3部分》

1本文件描述了飞行器模型常规测力高超声速风洞试验的目的、原理、系统、流程以及数据采集本文件适用于在常规高超声速风洞中进行的飞行器模型常规测力试验。其他类型高超声速风洞下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用GB/T7713.3-2014科技报告编写规则GB/T16638.4-2008空气GB/TYYYY高超声速风洞试验模型设计及检测通用要求GB/TZZZZ风洞应变天平设计及校准规范3.13.2质为纯净空气或氮气，通过直热式或蓄热式等常规加热方式防止试验气体冷凝的高超声速风洞。3.3），3.4试验段testsection3.5风洞试验段气流参数（马赫数、温度、流向角等）3.6自由流freestream注：一般用下标“∞”表示。3.7风洞流场品质flowquality3.8利用在风洞试验段中的气流绕模型流动，测量气流3.9按相似理论将飞行器或部件几何外形缩小或放大，或按质量、刚度等分布要求制成的用于进行3.10xbybzb向前方；yb轴垂直于xb轴，在飞行器纵向对称平面内指向上方；zb轴垂直于xb轴和yb轴，指向按右注：简称体轴系。3.11气流坐标轴系air-pathaxissystemOaxayaza原点Oa通常位于飞行器参考中心，xa轴沿飞行速度的方向；ya轴垂直于xa轴，在飞行器纵向对称面内指向上方；za轴垂直于xa轴和ya轴，指向注：简称风轴系。3.12wxwywzw3气流方向；yw轴垂直于xw轴，在竖直平面内指向上方；zw轴垂直于xw轴和yw轴，指向按右手定则3.13blxblyblzbl原点位于天平校准中心；xbl轴沿天平轴线，指向天平前方；ybl轴垂直于xbl轴，在天平纵向对称面内指向上方；zbl轴垂直于xbl轴和ybl3.14α注：当飞行速度投影矢量位于Obxbzb平面之下时迎角为正。3.15侧滑角angleofsideslipβ注：沿飞行速度方向看，当飞行速度矢量位于飞行器纵向对称面右侧时侧滑角为正。msANAbNCN————CAF————————————————————4CN——CNα——dbmdmmDNmml3mmmLNLaLbMMaMA空气动力合力RA对力矩参考点的力矩矢量MMMa——Ma∞——NNNaNbptpt∞p∞RANRNRNRe∞RnmRbmSm2TtKTKxcg,ycg,zcg飞行器质心相对位置（参考长度为lx）——xref,yref,zref飞行器力矩参考点相对位置（参考长度为lx）——ZN1p——TK5测量飞行器模型在气流中所受的气动力和力矩，包括不同模型构型、模型姿态和试验条件下的根据运动相对性原理，在风洞中制造并控制气流，模拟飞行器在空中的飞行环境，将满足流体力学相似性条件的飞行器模型，支撑于风洞试验段可控制的气流中，采用风洞天平测量不同来流条件下作用于试验模型上的空气动力载荷，获得飞行器的空气动力特性。7.1.1试验系统组成7.1.2试验系统总体要求7.5.1风洞控制系统7.5.2机构控制系统7.6.1应变天平c）天平的选择宜满足设计载荷与气动载荷的匹配性，最大气动载荷一般在天平设计载荷的7.6.2传感器7.6.3数据采集处理系统8.1.1参试人员8.1.2试验任务书8.1.3试验方案78.1.4试验大纲8.1.5试验运转计划8.1.6模型地面准备和安装8.1.6.1模型交接8.1.6.2模型配装与检查8.1.6.3洞内调试8.2.1一般要求试验准备完毕，试验设备、试验模型、参试人员均符合要求方可实施。8.2.2试验步骤a）系统调试：试验正式开始之前，宜进行调试吹风，对风洞试验系统稳定性、安全性、可靠每车次试验完成后，应对模型、支撑系统等设备进行安全检查，并进行试验数据处理，按试验大纲要求格式进行数据保存。数据分析岗位人员对试验数据进行综合分析，确认无误后继续试验，8.3.1试验中断8.3.2中断后处理试验结束后，关闭所有试验设备，拆卸试验模型和试验装置，对模型和设备进行必要的维护和保养，并与试验任务委托方完成模型清点装箱与交接，对遗留问题和特殊情况，提出解决方法和处9.2.1数据处理流程9g）根据模型体轴系中气动力和力矩，按照气动力系数的定义计算体轴系9.2.2风洞流场气流参数确定a）利用压力传感器测量确定风洞稳定段总压pt，并作为试验段d）由Ma∞和pt∞计算风洞试验段自由流、V9.2.3气动力和力矩计算9.2.3.1天平坐标轴系下的载荷计算b）使用迭代法求得作用在天平上的力载荷R和力矩载荷M；9.2.3.2体轴系下的载荷计算体轴系中力载荷R、力矩载荷M按公式公式（1公式（3）计算：x1)Ly(β1)Lz(α1).R……………Lx,Ly,Lz——绕x,y,z轴形成的基元转换矩阵，表达式如下：9.2.3.3体轴系下底部轴向载荷计算 A9.2.4气动力系数计算9.2.4.1体轴系下的气动力系数计算）～SSCAFSCNS9.2.4.2风轴系下的气动力系数计算根据风轴系和体轴系间的坐标转换关系，按照公式（13）和公式（14）9.2.4.3压力中心系数计算Cz9.2.4.4静态气动导数计算Z试验数据文件可分为试验原始数据和试验结果数据文件。试验数据文件应包括说明性信息、试d）试验数据部分采用二维数据表的记录形式。数据表的每一行按规定排序记相应的定位信息。一个试验车次有N个测试点，试验9.4.1试验精度分析X——力和力矩系数等测量值；Xij——第i个测量点第j次测得的X值；Xi——第i个测量点ni次重复测量的算术平均值；ni——第i个测量点的重l纵向指标横向指标（A）横向指标（B） σC σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ0.01000.01000.01500.01500.01000.01000.03000.02000.02000.00500.00500.00700.00700.00500.00500.01500.01000.01000.01500.01500.03000.02000.01500.01500.04000.03000.03000.00750.00750.01500.01000.00750.00750.02000.01500.0150横向指标（A）——无强烈横向压力梯度，流动附着性好的情况，如旋成体等简单构型小攻角状态下测力试验；横向指标（B）——横向气流呈现强三维特性的情况，如三维扁平构型测力试验或简单构型大攻角状态下测力试验；本指标适用于模型结构单一、气动特性简单测力试验，气动特性复杂测力试验精度要求由委托方和承担方协商确定。9.4.2试验准度分析报告内容应完整、准确，包括封面、辑要页、目次、引言、正文、结论及相关图表等，宜按照A.1在物理量的样本处理中，应识别和剔除异常点。可采用Chauvenet判据识别和剔除样本中的异A.2设物理量X的测值符合正态分布，试验时取n个测值为X1,X2,,Xn，计算测值的算术平均值为X，标准差为σX。若测值Xi满足公式（A.1）：Xi_X≥τσX…………………（A.1）则测值Xi被识别为异常点，应剔除。n3456789τAAAB.1.1模型自重修正量读数ni吹；B.2.1天平坐标轴系与体轴系之间夹角ΔαMB,ΔβMB,ΔγB.2.1.1气动弹性角计算将试验中作用在天平上载荷代入天平弹性角校准AyyB.2.1.2自重弹性角计算将模型自重对天平各元的影响载荷代入天平弹性角校准公式，即可求得模型自重弹e0。风洞坐标轴系与天平坐标轴系之间夹角由公式（B.4）计算确定：αP,B.2.2.1风洞纵向平均气流偏角计算风洞纵向平均气流偏角Δαav的确定：B.2.2.2风洞横向平均气流偏角计算B.2.2体轴系与风轴系之间夹角的确定)空气和氮气其比热比值为1.4；当800K<Tt<2000K时应按热完全气体考虑，其介质比热比由公式C.1.1热完全气体比热比γp——量热完全气体的比热比，对于空热完全气体静温修正系数f1、静压修正系数f2分别按公式（C.2）和公式（C.3）计f1f2=Ma∞)T)(TC.2.1试验段自由流静温TC.2.2试验段自由流静压风洞试验段自由流静压p∞按公式（C.5）计算：p∞C.2.3试验段自由流动压-3.5-3.5C.2.4试验段自由流动力粘度C.2.5试验段自由流单位雷诺数ReC.2.6试验段自由流声速C.2.7试验段自由流声速mxBAGARDHB-2标准模型在Ma∞Ma∞αRedm5CN xcp 6CN xcp 7CN2 xcp 8CN xcp 9CN xcp CN xcp Ma∞α5 xcp 成，如图D.3a）所示。主体由同轴的两个截面放样生成