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4.5 m × 3.5 m低速风洞动导数试验技术研究

陈昊 卜忱 谭浩 牟伟强 王延灵 沈彦杰 冯帅

陈昊,卜忱,谭浩,等. 4.5 m × 3.5 m低速风洞动导数试验技术研究[J]. 实验流体力学,2022,36(X):1-9 doi: 10.11729/syltlx20210131
引用本文: 陈昊,卜忱,谭浩,等. 4.5 m × 3.5 m低速风洞动导数试验技术研究[J]. 实验流体力学,2022,36(X):1-9 doi: 10.11729/syltlx20210131
CHEN H,BU C,TAN H,et al. Research on the dynamic derivatives test technology of 4.5 m × 3.5 m low speed wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(X):1-9. doi: 10.11729/syltlx20210131
Citation: CHEN H,BU C,TAN H,et al. Research on the dynamic derivatives test technology of 4.5 m × 3.5 m low speed wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(X):1-9. doi: 10.11729/syltlx20210131

4.5 m × 3.5 m低速风洞动导数试验技术研究

doi: 10.11729/syltlx20210131
详细信息
    作者简介:

    陈昊:(1988—),男,黑龙江鹤岗人,高级工程师。研究方向:低速风洞动态试验技术。通信地址:黑龙江省哈尔滨市南岗区一曼街2号88号信箱(150001)。E-mail:625046564@qq.com

    通讯作者:

    E-mail:625046564@qq.com

  • 中图分类号: V211.4;V211.7

Research on the dynamic derivatives test technology of 4.5 m × 3.5 m low speed wind tunnel

  • 摘要: 动导数是飞行器操稳特性分析、控制律设计过程中的关键参数。为满足大型飞行器研制对高精度动导数数据的获取需求,中国航空工业空气动力研究院基于4.5 m × 3.5 m低速风洞开发了具备5种振荡试验能力的低速动导数试验系统。该试验系统利用伺服液压摆动马达和伺服液压缸作为运动的驱动元件,经过伺服阀的控制直接产生任意波形的强迫运动,具有运动传递间隙小、运动控制精度高、系统自动化程度高等特点。可实现2.5 m量级模型的动导数试验,风速范围30~60 m/s,迎角范围−36°~36°,侧滑角范围−40°~40°。利用动态标模及某翼身融合布局模型进行了动导数验证试验,结果表明该系统获得的动导数数据规律合理,数据精度在3%以内,可为大型飞行器研制提供高质量的动导数试验数据。
  • 图  1  角振荡动导数试验装置示意图

    Figure  1.  Angular oscillation dynamic derivatives test device

    图  2  角振荡机构示意图

    Figure  2.  Schematic of angular oscillation mechanism

    图  3  平移振荡动导数试验装置示意图

    Figure  3.  Schematic of translational oscillation dynamic derivatives test device

    图  4  平移振荡机构示意图

    Figure  4.  Schematic of translational oscillation mechanism

    图  5  平移振荡变角度头示意图

    Figure  5.  Schematic of translational oscillation variable angle rig

    图  6  控制、数据采集系统原理图

    Figure  6.  Schematic of control and acquisition system

    图  7  谐波振荡运动曲线

    Figure  7.  Harmonic oscillation movement curve

    图  8  1 m量级动态标模验证试验照片

    Figure  8.  Verification test of standard dynamic model

    图  9  1 m量级动态标模滚转振荡试验对比曲线

    Figure  9.  Comparison curve of rolling oscillation test of standard dynamic model

    图  10  翼身融合布局飞机动导数试验照片

    Figure  10.  Dynamic derivatives test photos of wing-body model

    图  11  翼身融合布局飞机动导数试验曲线

    Figure  11.  Dynamic derivatives test results of wing-body model

    表  1  角振荡动导数试验装置模态分析结果

    Table  1.   Modal analysis results of angular oscillation test device

    模态阶数频率/Hz
    116.06
    219.35
    334.29
    437.62
    546.83
    648.91
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    表  2  平移振荡试验装置模态分析结果

    Table  2.   Modal analysis results of translational oscillation test device

    模态阶数频率/Hz
    123.16
    232.82
    335.36
    498.11
    599.55
    6117.61
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    表  3  角振荡运动曲线与给定标准信号的差异

    Table  3.   Differences between angular oscillation motion curve and given standard signal

    振幅/(°)频率/Hz幅值差/(°)相位差/(°)
    3 0.5 0.015 0.13
    3 1.0 0.020 0.16
    3 1.5 0.025 0.16
    3 2.0 0.032 0.07
    3 2.5 0.040 0.05
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    表  4  平移振荡运动曲线与给定标准信号的差异

    Table  4.   Differences between translational oscillation motion curve and given standard signal

    振幅/m频率/Hz幅值差/m相位差/(°)
    0.120.50.00141.48
    0.121.00.00211.1
    0.121.50.00280.70
    0.122.00.00310.3
    0.122.50.00320.04
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    表  5  翼身融合布局飞机动导数试验模型参数

    Table  5.   Dynamic derivative test model parameters of wing-body

    参数
    模型比例1∶15
    参考面积S/m21.072
    平均气动弦长cA/m0.691
    展长b/m2.4
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    表  6  动导数重复性精度

    Table  6.   Dynamic derivatives repeatability accuracy

    α/(°)$ ({C}_{mq} + {C}_{m\dot{\alpha }}) $/%$ ({C}_{lp} + {C}_{l\dot{\beta }}\mathrm{sin}\alpha ) $/%$ ({C}_{nr}-{C}_{n\dot{\beta }}\mathrm{cos}\alpha ) $/%
    01.00.20.4
    80.40.40.3
    160.41.01.0
    201.70.32.0
    242.90.12.8
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-12
  • 修回日期:  2022-01-11
  • 录用日期:  2022-01-13
  • 网络出版日期:  2022-10-09

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    2021年8月13日