CN113375863A - 一种基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于刚体转动惯量确定技术领域，具体涉及一种基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，包括：获取扭摆测量系统的惯性测量作用参数K；获取刚体的质量m；获取刚体重心、扭摆测量系统扭摆轴线间的距离L；获取扭摆测量系统的扭摆周期T；获取扭摆测量系统的阻尼系数ξ；获取刚体的气动阻尼系数ξ′；计算刚体的转动惯量I，
Description
技术领域
本申请属于刚体转动惯量确定技术领域，具体涉及一种基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法。
背景技术
飞机转动惯量是飞机转动时惯性的度量，是飞机固有的质量特性参数，其大小与飞机质量、质量分布以及转动时转轴位置相关，是飞机设计重要的原始参数与计算依据。
目前飞机转动惯量测量多采用扭摆法，以扭摆测量系统对飞机的转动惯量进行测量，基于简谐振动的理论对飞机的转动惯量进行测量。
当前，以上述方法对飞机转动惯量进行测量，由于安装定位等方面的误差，影响测量结果的准确性，以及忽略气动阻尼的影响，在飞机尺寸较大的情形下，更是难以获得准确的测量结果。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，包括：
获取扭摆测量系统的惯性测量作用参数K；
获取刚体的质量m；
获取刚体重心、扭摆测量系统扭摆轴线间的距离L；
获取扭摆测量系统的扭摆周期T；
获取扭摆测量系统的阻尼系数ξ；
获取刚体的气动阻尼系数ξ′；
计算刚体的转动惯量I，
根据本申请的至少一个实施例，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述获取扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
对扭摆测量系统进行激励，使扭摆测量系统进行扭摆运动；
在扭摆测量系统扭摆运动衰减过程中，记录扭摆测量系统的扭摆角度；
利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ。
根据本申请的至少一个实施例，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
利用两个相邻周期扭摆角度的峰值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ；或者，
利用两个相邻周期扭摆角度的谷值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ。
根据本申请的至少一个实施例，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
其中，
θ1max、θ2max为扭摆测量系统两个相邻周期扭摆角度的极限值。
根据本申请的至少一个实施例，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述获取刚体的气动阻尼系数ξ′，具体为：
以试验确定多个气动受力面积刚体的气动阻尼系数，拟合得到气动受力面积、气动阻尼系数间的关系；
获取刚体的气动受力面积s，基于拟合得到气动受力面积、气动阻尼系数间的关系，得到刚体的气动阻尼系数ξ′。
本申请至少存在以下有益技术效果：
提供一种扭摆法刚体转动惯量的确定方法，在用于对飞机的转动惯量进行确定时，对刚体的气动阻尼系数ξ′进行了获取，并以此对扭摆测量系统的阻尼系数ξ进行了修正，在飞机尺寸较大的情形下，可保证测量结果的准确性，满足工程的需要。
附图说明
图1是本申请实施例提供的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的扭摆测量系统扭摆运动衰减的示意图；
图3是本申请实施例提供的扭摆测量系统与刚体的示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
一种基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，包括：
获取扭摆测量系统的惯性测量作用参数K；
获取刚体的质量m；
获取刚体重心、扭摆测量系统扭摆轴线间的距离L；
获取扭摆测量系统的扭摆周期T；
获取扭摆测量系统的阻尼系数ξ；
获取刚体的气动阻尼系数ξ′；
计算刚体的转动惯量I，
对于上述实施例公开的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，领域内技术人员可以理解的是，其可用于对飞机转动惯量的确定，在用于对飞机的转动惯量进行确定时，其中所说的刚体为飞机。
对于上述实施例公开的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，领域内技术人员还可以理解的是，其对刚体的气动阻尼系数ξ′进行了获取，并以此对扭摆测量系统的阻尼系数ξ进行了修正，在飞机尺寸较大的情形下，可保证测量结果的准确性，满足工程的需要。
对于上述实施例公开的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，领域内技术人员还可以理解的是，扭摆测量系统的惯性测量作用参数K、刚体的质量m、刚体重心、扭摆测量系统扭摆轴线间的距离L、扭摆测量系统的扭摆周期T为常见的常规参数，其具体的获取方式，可由相关技术人员在在应用本申请时，根据具体实际进行选取，在此不再进行更细致的说明。此外，为保证测量的准确性，可采用当前已知先进的定位设备对刚体、扭摆测量系统间的相对位置关系进行精确定定位，采用柔性测量技术，以激光跟踪仪等先进定位设备确定传感器与飞机相对位置关系、飞机姿态，减小飞机姿态调整误差和传感器侧向力等。
在一些可选的实施例中，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述获取扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
对扭摆测量系统进行激励，使扭摆测量系统进行扭摆运动；
在扭摆测量系统扭摆运动衰减过程中，记录扭摆测量系统的扭摆角度；
利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ。
在一些可选的实施例中，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
利用两个相邻周期扭摆角度的峰值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ；或者，
利用两个相邻周期扭摆角度的谷值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ。
在一些可选的实施例中，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
其中，
θ1max、θ2ma为扭摆测量系统两个相邻周期扭摆角度的极限值。
在一些可选的实施例中，上述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法中，所述获取刚体的气动阻尼系数ξ′，具体为：
以试验确定多个气动受力面积刚体的气动阻尼系数，拟合得到气动受力面积、气动阻尼系数间的关系；
获取刚体的气动受力面积s，基于拟合得到气动受力面积、气动阻尼系数间的关系，得到刚体的气动阻尼系数ξ′。
对于上述实施例公开的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，领域内技术人员可以理解的是，其以试验的方式得到多个气动受力面积刚体的气动阻尼系数，对刚体气动受力面积、气动阻尼系数间的关系进行拟合，获取刚体的气动受力面积s后，基于拟合得到气动受力面积、气动阻尼系数间的关系，得到刚体的气动阻尼系数ξ′。
对于上述实施例公开的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，领域内技术人员还可以理解的是，确定多个气动受力面积刚体的气动阻尼系数的试验方式，可由相关技术人员在在应用本申请时，根据具体实际在当前已知成熟的方法中进行选取，在此不再进行进一步的说明。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，其特征在于，包括：
获取扭摆测量系统的惯性测量作用参数K；
获取刚体的质量m；
获取刚体重心、扭摆测量系统扭摆轴线间的距离L；
获取扭摆测量系统的扭摆周期T；
获取扭摆测量系统的阻尼系数ξ；
获取刚体的气动阻尼系数ξ′；
计算刚体的转动惯量I，
2.根据权利要求1所述的扭摆法转动惯量的确定方法，其特征在于，
所述获取扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
对扭摆测量系统进行激励，使扭摆测量系统进行扭摆运动；
在扭摆测量系统扭摆运动衰减过程中，记录扭摆测量系统的扭摆角度；
利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ。
3.根据权利要求2所述的扭摆法转动惯量的确定方法，其特征在于，
所述利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
利用两个相邻周期扭摆角度的峰值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ；或者，
利用两个相邻周期扭摆角度的谷值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ。
4.根据权利要求2所述的扭摆法转动惯量的确定方法，其特征在于，
所述利用两个相邻周期扭摆角度的极限值计算得到扭摆测量系统的阻尼系数ξ，具体为：
其中，
θ1max、θ2max为扭摆测量系统两个相邻周期扭摆角度的极限值。
5.根据权利要求1所述的基于扭摆法刚体转动惯量的确定方法，其特征在于，
所述获取刚体的气动阻尼系数ξ′，具体为：
以试验确定多个气动受力面积刚体的气动阻尼系数，拟合得到气动受力面积、气动阻尼系数间的关系；
获取刚体的气动受力面积s，基于拟合得到气动受力面积、气动阻尼系数间的关系，得到刚体的气动阻尼系数ξ′。
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