CN107677446A - 一种横倾状态下的水面飞行器水动性能试验方法 - Google Patents

Abstract

一种横倾状态下的水面飞行器水动性能试验方法，试验步骤如下：a)模型安装：水面飞行器模型（1）通过横倾力矩测量装置安装在水动力高速试验拖车（2）下方，该试验装置能保证水面飞行器模型在横倾状态下在一定范围内沿垂向方向自由运动，俯仰方向自由度也不受限制，并且不发生偏航运动；本发明的优点是：该方法能保证模型在具有俯仰方向及垂向自由度的同时保持所需横倾角，能更真实模拟实机的水动力性能。

Description

一种横倾状态下的水面飞行器水动性能试验方法

技术领域

本发明涉及水动力试验领域，具体涉及一种横倾状态下的水面飞行器水动性能试验方法。

背景技术

水面飞行器是一种可以在水面起降的特种飞行器，不管是在民用领域还是军事任务中都扮演着重要的角色，如物资运输、巡逻侦查、海上搜救、森林灭火等，随着国防建设和国民经济的大力发展，对其性能也提出了越来越高的要求。飞行器水面运动时的水动力性能在很大程度上影响着其整机性能的优劣，主要表现：一是在飞行器在水面运动时，会产生较大的纵摇和升沉运动，并且同时会产生较大垂向加速度，这会严重影响机组人员对飞行器的操控；二是如果水面运动阻力过大，飞行器没有剩余拉力可能导致飞行器无法起飞；三是飞行器遇侧风等外力矩离开平衡位置发生倾斜时如果横倾恢复力矩不够可能致其倾覆。

评判水面飞行器水动性能的好坏一般通过缩比模型的水池拖曳试验进行模拟，在试验中一般都限制了横摇方向的自由度，而实机在遇侧风横浪的真实海况下及自身螺旋桨力矩的作用下会产生横摇运动，如果恢复力矩过低会影响飞机的稳定性甚至发生倾覆，并且横倾状态下的水动性能与无横倾状态存在一定差异。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足，提出了一种横倾状态下的水面飞行器水动性能试验方法，用于模拟实机横倾状态下水动力性能。

本发明试验步骤如下：

a)模型安装：

水面飞行器模型通过横倾力矩测量装置安装在水动力高速试验拖车下方，该试验装置能保证水面飞行器模型在横倾状态下在一定范围内沿垂向方向自由运动，俯仰方向自由度也不受限制，并且不发生偏航运动；

b)数据采集设备安装：

横倾力矩测量装置上的六分力天平可测量三个方向力及绕重心轴的力矩，此外与水面飞行器模型水动性能测试相关的设备还有线位移计及陀螺仪、加速度传感器，固定在水动力高速试验拖车顶部的线位移计通过无弹性的绳索与飞行器重心位置上方的底座相连，陀螺仪放置在模型内部，加速度传感器放置在模型前中后三个位置，其中中部传感器置于重心位置附近；

c）水面飞行器模型水动性能试验

试验时，水动力试验高速拖车在轨道上运动时带动模型在水面上运动，水面飞行器的速度由水动力试验高速拖车控制，当拖车加速达到试验要求的运行速度并稳定后，启动数据采集器采集试验数据，拖车稳定运行一段时间后，停止采集，拖车刹车减速直至停车；

试验结束后，在保证试验数据有效性的基础上进行记录并进行相关性能分析，记录的内容包括飞行器模型重心位置，横倾角度，重量，模型速度，升沉值、倾角值、加速度幅值以及六分力天平所测力和力矩。

本发明的优点是：该方法能保证模型在具有俯仰方向及垂向自由度的同时保持所需横倾角，能更真实模拟实机的水动力性能。

附图说明

附图1为本发明示意图。

附图2是附图1 的局部放大结构示意图。

具体实施方式

试验原理如下：

在横倾状态下的水面飞行器水动性能试验中，主要通过拖车对试验速度进行控制，俯仰方向转动支座8保证模型在俯仰方向自由运动，卸载单元6及滑动单元4和5通过支撑单元固定轴能保证飞行器垂向方向自由度，而横倾角度通过横倾方向转动支座9上横倾角度调整片13调整模型试验所需横倾角，横倾支座上的底板12与飞行器重心板相连，采用导航滚动轴承14避免试验过程中模型偏航运动。

如图所1、2示，本发明试验步骤如下：

a)模型安装：

水面飞行器模型1通过横倾力矩测量装置（见专利申请号201410502307.1）安装在水动力高速试验拖车2下方，此时横倾方向转动支座固定在水面飞行器模型1的重心处，该试验装置能保证水面飞行器模型在横倾状态下在一定范围内沿垂向方向自由运动，俯仰方向自由度也不受限制，并且不发生偏航运动；

b)数据采集设备安装：

横倾力矩测量装置上的六分力天平10可测量三个方向力及绕重心轴的力矩，此外与水面飞行器模型水动性能测试相关的设备还有线位移计16及陀螺仪17、加速度传感器18（耐波性试验用），固定在水动力高速试验拖车2顶部的线位移计16通过无弹性的绳索19与飞行器重心位置上方的底座相连，陀螺仪17放置在模型内部，加速度传感器18放置在模型前中后三个位置，其中中部传感器置于重心位置附近；

c）水面飞行器模型水动性能试验

试验时，水动力试验高速拖车2在轨道上运动时带动模型在水面上运动，水面飞行器的速度由水动力试验高速拖车2控制，当拖车加速达到试验要求的运行速度并稳定后，启动数据采集器采集试验数据，拖车稳定运行一段时间后（波浪条件下需不少于10个遭遇周期），停止采集，拖车刹车减速直至停车；

试验结束后，在保证试验数据有效性的基础上进行记录并进行相关性能分析，记录的内容包括飞行器模型重心位置，横倾角度，重量，模型速度，升沉值、倾角值、加速度幅值以及六分力天平所测力和力矩，并通过正常值进行对比，分析水动性能。

Claims (1)

1.一种横倾状态下的水面飞行器水动性能试验方法，其特征在于试验步骤如下：

a)模型安装：

水面飞行器模型（1）通过横倾力矩测量装置安装在水动力高速试验拖车（2）下方，该试验装置能保证水面飞行器模型在横倾状态下在一定范围内沿垂向方向自由运动，俯仰方向自由度也不受限制，并且不发生偏航运动；

b)数据采集设备安装：

横倾力矩测量装置上的六分力天平（10）可测量三个方向力及绕重心轴的力矩，此外与水面飞行器模型水动性能测试相关的设备还有线位移计（16）及陀螺仪（17）、加速度传感器（18），固定在水动力高速试验拖车（2）顶部的线位移计（16）通过无弹性的绳索（19）与飞行器重心位置上方的底座相连，陀螺仪（17）放置在模型内部，加速度传感器（18）放置在模型前中后三个位置，其中中部传感器置于重心位置附近；

c）水面飞行器模型水动性能试验

试验时，水动力试验高速拖车（2）在轨道上运动时带动模型在水面上运动，水面飞行器的速度由水动力试验高速拖车（2）控制，当拖车加速达到试验要求的运行速度并稳定后，启动数据采集器采集试验数据，拖车稳定运行一段时间后，停止采集，拖车刹车减速直至停车；

试验结束后，在保证试验数据有效性的基础上进行记录并进行相关性能分析，记录的内容包括飞行器模型重心位置，横倾角度，重量，模型速度，升沉值、倾角值、加速度幅值以及六分力天平所测力和力矩。