CN103837322B - 一种水面飞行器水动力性能试验方法 - Google Patents

一种水面飞行器水动力性能试验方法 Download PDF

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Abstract

一种水面飞行器水动力性能试验方法，其特征在于试验步骤如下：a、试验设备安装：b、试验方法如下：在水面飞行器试验样件（2）上分别施加FX和FZ两个力，同时测量两分力测力天平（6）和单分力测力天平（13）上的输出，确保两分力测力天平（6）上的FX1为施加的FX，两分力测力天平（6）上的FZ1与单分力测力天平（13）上的FZ2之和为FZ；启动水动力试验高速拖车，同时采集数据；根据采集得到的试验结果进行数据分析，得到水面飞行器水面滑行过程的水动力性能。本发明的优点是：使用一个两分力天平和一个单分力天平，避免了由于天平自身特性引起的力与力矩之间的测试影响，提高了水面飞行器在水面起飞过程的水动力测试精度。

Description

一种水面飞行器水动力性能试验方法
技术领域
本发明涉及到水上飞机、水陆两栖飞机、地效飞机（地效翼船）及其他新概念的水面飞行器水面滑行起飞时的水动力性能试验领域，具体涉及到一种水面飞行器水动力性能试验方法。
背景技术
水面飞行器水动力性能试验包括采用单独机身和含有机翼的全机两种模型试验，其中单独机身的测试方式一直采用模型全自由，并通过重心位置施加一垂向力的方式进行不同升力的模拟，此方法能够模拟飞机在水面滑行过程中的水阻力，能够得到在特定升力下飞机水面滑行的机身垂向运动。利用全机的方式进行试验，同样只是得到飞机的阻力和垂直方向的运动，而不能够直接得到飞机在水面滑行时的力矩、升力等水动力。
历史上曾有采用单独类似风洞试验的单点安装方式来进行船身水动力的测试，但由于水动力作用力比气动力作用大，水动力作用点的移动距离远远超过气动力作用点移动距离，所以才用单点支撑天平来进行水动力测量，误差大，测试结果不准确。
发明内容
本发明的目的是针对目前水面飞行器水动力性能试验过程中的问题，提供一种水面飞行器水动力性能试验方法。
本发明试验步骤如下：
a、试验设备安装：
将两分力测力天平和单分力测力天平分别安装在水动力试验高速拖车的下方的适航仪上，并分别与数采装置连接，两分力测力天平与水面飞行器试验样件通过连接铰链连接，单分力测力天平测力段连接线性滑轨，再将线性滑轨与水面飞行器试验样件之间通过连接铰链连接；
b、试验方法如下：
在水面飞行器试验样件上分别施加FX和FZ两个力，同时测量两分力测力天平和单分力测力天平上的输出，确保两分力测力天平上的FX1为施加的FX，两分力测力天平上的FZ1与单分力测力天平上的FZ2之和为FZ，同时，FZ1和FZ2的大小满足力矩平衡的关系；
1）调整适航仪，使水面飞行器试验样件进入水中试验要求的深度，并保持试验要求的姿态；
2）启动水动力试验高速拖车，带动相关试验装置和水面飞行器试验样件达到试验速度，同时采集数据；
3）根据采集得到的试验结果进行数据分析，得到水面飞行器水面滑行过程的水动力性能。
本发明的优点是：使用一个两分力天平和一个单分力天平，避免了由于天平自身特性引起的力与力矩之间的测试影响，提高了水面飞行器在水面起飞过程的水动力测试精度。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是测量两分力测力天平FX1和FZ1受力结构示意图。
图3是单分力测力天平FZ2受力结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明试验步骤如下：
a、试验设备安装：
将两分力测力天平6和单分力测力天平13分别安装在水动力试验高速拖车的下方的适航仪5上，并分别与数采装置连接，两分力测力天平6与水面飞行器试验样件2通过连接铰链10连接，单分力测力天平13测力段连接线性滑轨14，再将线性滑轨14与水面飞行器试验样件2之间通过连接铰链11连接；
b、试验方法如下：
在水面飞行器试验样件2上分别施加FX和FZ两个力，同时测量两分力测力天平6和单分力测力天平13上的输出，确保两分力测力天平6上的FX1为施加的FX，两分力测力天平6上的FZ1与单分力测力天平13上的FZ2之和为FZ，同时，FZ1和FZ2的大小满足力矩平衡的关系；
1）调整适航仪5，使水面飞行器试验样件2进入水中试验要求的深度，并保持试验要求的姿态；
2）启动水动力试验高速拖车，带动相关试验装置和水面飞行器试验样件2达到试验速度，同时采集数据；
3）根据采集得到的试验结果进行数据分析，得到水面飞行器水面滑行过程的水动力性能。
控制方式：水面飞行器水动力性能试验装置需要对水面飞行器水动力试验模型的吃水深度、俯仰姿态角、滑行速度进行控制，其中，滑行速度是通过水动力试验高速试验拖车给定后，随着拖车的运行而达到需要的滑行速度，试验样件2的吃水深度和俯仰姿态角是通过调节适航仪5控制的。
试验方法原理如下：水面飞行器水动力性能试验需要对水面飞行器在水面滑行起飞过程中，飞机所承受的水动力进行测量，用以在设计上与其气动力进行匹配，达到设计满意的水面飞行器的结果。水动力主要包括水面滑行时的水动升力、水动阻力和俯仰方向的力矩，本试验方法是采用前后两个支点测力，根据两个支点与水面飞行器重心之间的相对位置，通过力和力矩换算，得到水面飞行器水面滑行起飞过程的水动力。
试验步骤如下：
试验结果处理方法如下：如结构示意图（图1）所示，两分力测力天平6所测力的作用点位于水面飞行器试验样件2艏部连接铰链的中心位置，其中沿前进方向为X，作用力为FX1，取正值，沿垂直向上的方向为Z，作用力为FZ1，向上为正，单分力测力天平13只测量垂直方向Z上的力，测力作用点在水面飞行器试验样件2艉部连接铰链的中心，作用力为FZ2，向上为正，水面飞行器试验样件2艏测力点与重心位置之间的水平距离为x1，垂直距离为z1，水面飞行器试验样件2艉测力点与重心位置之间的水平距离为x2（测力点在重心之后x取正值，在重心之前x取负值；测力点在重心之上时，z取正值）。
对于试验所得水动力由以下各式换算所得，即
阻力：R=FX1
升力：Z=FZ1+FZ2
对于重心位置的力矩：M=FX1·z1+FZ1·x1+FZ2·x2。

Claims (1)

1.一种水面飞行器水动力性能试验方法，其特征在于试验步骤如下：
a、试验设备安装：
将两分力测力天平（6）和单分力测力天平（13）分别安装在水动力试验高速拖车的下方的适航仪（5）上，并分别与数采装置连接，两分力测力天平（6）与水面飞行器试验样件（2）通过连接铰链（10）连接，单分力测力天平（13）测力段连接线性滑轨（14），再将线性滑轨（14）与水面飞行器试验样件（2）之间通过连接铰链（11）连接；
b、试验方法如下：
在水面飞行器试验样件（2）上分别施加沿水面飞行器试验样件（2）前进方向的作用力F X 和沿垂直方向的作用力F Z ，同时测量两分力测力天平（6）和单分力测力天平（13）上的输出，确保两分力测力天平（6）测得的沿水面飞行器试验样件（2）前进方向的力F X1 为施加的F X ，两分力测力天平（6）测得的沿垂直方向的力F Z1 与单分力测力天平（13）测得的沿垂直方向的力F Z2 之和为F Z ；
1）调整适航仪（5），使水面飞行器试验样件（2）进入水中试验要求的深度；
2）启动水动力试验高速拖车，带动相关试验装置和水面飞行器试验样件（2）达到试验速度，同时采集数据；
3）根据采集得到的试验结果进行数据分析，得到水面飞行器水面滑行过程的水动力性能。
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