CN115436003A - 一种风洞吊挂试验方法以及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风洞试验技术领域，具体公开了一种风洞吊挂试验方法以及设备，该方法包括：通过状态控制装置对吊挂物模型的侧表面施加作用力，以使吊挂物模型处于具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬挂静止状态；实时采集吊挂物模型的活动姿态数据以及悬挂吊挂物模型的吊索所承受的拉力数据；在来流方向的气流中撤消对吊挂物模型的侧表面的拉力；根据活动姿态数据和拉力数据分析确定吊挂物模型的稳定性信息以及对吊索施加的扰动作用力。本申请中为了保证试验数据的可靠性，通过状态控制装置先对吊挂物模型施加作用力，实现对吊挂物模型在此激励条件下的稳定状态以及对吊索产生的作用力分析，为飞行器吊挂运输飞行安全提供可靠的数据依据。

Description

一种风洞吊挂试验方法以及设备

技术领域

本发明涉及风洞吊挂试验技术领域，特别是涉及一种风洞吊挂试验方法以及设备。

背景技术

风洞试验是依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。这是现代飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的“绿色通道”。简单的说，风洞试验就是在地面上人为地创造一个“天空”。

风洞试验中的吊挂试验是为了模拟直升机等飞行器在吊挂运输重物飞行过程的试验。在传统的风洞吊挂试验中，主要考虑飞行器飞行过程中的来流方向的气流对吊挂的重物所产生的干扰，而在飞行器真实飞行过程中，对飞行器和重物的飞行状态产生影响的可能并不仅限于来流方向的气流而存在多种不同方向的气流干扰，由此可见传统的风洞吊挂试验并不能准确模拟飞行器的吊挂运输过程最终获得的试验数据对飞行器实际运输飞行过程进行指导的可靠性也就相对不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种风洞吊挂试验方法及系统，在一定程度上提升风洞吊挂试验的试验数据的全面性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风洞吊挂试验方法，包括：

通过状态控制装置对吊挂物模型的侧表面施加作用力，以使所述吊挂物模型处于具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬挂静止状态；

实时采集所述吊挂物模型的活动姿态数据以及悬挂所述吊挂物模型的吊索所承受的拉力数据；

在来流方向的气流中撤消对所述吊挂物模型的侧表面的作用力；

根据所述活动姿态数据和所述拉力数据分析确定所述吊挂物模型的稳定性信息以及对所述吊索施加的扰动作用力。

可选地，通过状态控制装置对吊挂物模型的侧表面施加作用力，包括：

通过所述状态控制装置中的柔性绳对所述吊挂物模型正对所述来流方向的前侧面上至少一个位置点以及正对侧风方向的侧向侧面上至少两个位置点分别施加拉力。

可选地，在来流方向的气流中撤消对所述吊挂物模型的侧表面的作用力，包括：

同时截断对所述吊挂物模型的侧表面上不同位置点施加拉力的柔性绳。

可选地，采集所述吊挂物模型的活动姿态数据，包括：

采集所述吊挂物模型的活动图像；

根据所述活动图像确定所述吊挂物模型的所述活动姿态数据。

一种风洞吊挂试验设备，包括：

风洞吊挂试验腔室；

设置在所述风洞吊挂试验腔室内壁顶端的吊索；

设置在所述吊索上的拉力传感器；

通过所述吊索悬吊设置在所述风洞吊挂试验腔室内的吊挂物模型；

用于对所述吊挂物模型的侧表面施加作用力，以使所述吊挂物模型具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的状态控制装置；

用于采集所述吊挂物模型的活动姿态数据的姿态采集装置；

分别和所述拉力传感器、所述姿态采集装置以及所述状态控制装置相连接的控制器，用于控制所述状态控制装置撤消对所述吊挂物模型施加的作用力，并实时接收所述姿态采集装置采集的所述吊挂物模型的活动姿态数据和接收所述拉力传感器采集的拉力数据，根据所述活动姿态数据和所述拉力数据分析确定所述吊挂物模型的稳定性信息以及对所述吊索施加的扰动作用力。

可选地，所述吊挂物模型上正对来流方向的前侧面上设置有至少一个第一拉力环；所述吊挂物模型正对侧风方向的侧向侧面上设置有至少两个第二拉力环；

所述状态控制装置包括第一柔性绳和第二柔性绳；所述第一柔性绳用于连接所述第一拉力环和所述风洞吊挂试验腔室的底板；所述第二柔性绳用于连接所述第二拉力环和所述风洞吊挂试验腔室的侧壁。

可选地，所述状态控制装置还包括连接所述第一柔性绳和所述第一拉力环，以及连接所述第二柔性绳和所述第二拉力环的可截断件；且所述可截断件和所述控制器相连接，所述控制器用于向所述可截断件发送截断触发信号，以便所述可截断件在接收到所述截断触发信号时，断开所述第一柔性绳和所述第一拉力环之间的连接，以及断开所述第二柔性绳和所述第二拉力环之间的连接。

可选地，所述可截断件包括可熔断铜丝，以及与所述可熔断铜丝串联连接的电源件和电子开关；

其中，所述可熔断铜丝用于连接所述第一拉力环和所述第一柔性绳以及用于连接所述第二拉力环和所述第二柔性绳；所述电子开关和所述控制器相连接，所述控制器控制所述电子开关的导通和断开。

可选地，所述风洞吊挂试验腔室的侧壁上设置有定滑轮和夹持装置，所述第二柔性绳缠绕在所述定滑轮上；所述夹持装置用于夹持固定所述第二柔性绳；且所述定滑轮通过磁吸件吸附设置在所述风洞实验腔室的侧壁上，所述定滑轮的高度不低于所述夹持装置的高度。

可选地，所述姿态采集装置为图像采集装置，用于采集所述吊挂物模型的活动图像。

本发明所提供了一种风洞吊挂试验方法以及设备，该风洞吊挂试验方法包括：通过状态控制装置对吊挂物模型的侧表面施加作用力，以使吊挂物模型处于具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬挂静止状态；实时采集吊挂物模型的活动姿态数据以及悬挂吊挂物模型的吊索所承受的拉力数据；在来流方向的气流中撤消对吊挂物模型的侧表面的作用力；根据活动姿态数据和拉力数据分析确定吊挂物模型的稳定性信息以及对吊索施加的扰动作用力。

本申请中在进行风洞吊挂试验过程中，为了保证试验数据的可靠性，对飞行器飞行过程中同时存在来流方向和侧方方向的影响下，吊挂物的状态进行模拟；进一步地考虑到，在风洞试验腔室中实际产生一个侧向风的成本较高；而侧向风主要会使得吊挂物产生侧摆角和侧滑角；为此本申请中通过状态控制装置先对吊挂物模型施加作用力，使其处于具有一个设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬吊状态；并在来流方向的气流中撤消作用力，由此模拟出侧向风对吊挂物产生一个侧摆角和侧滑角之后，对吊挂物后续运动状态的影响；在此基础上再通过对吊挂物模型进行活动姿态数据以及吊索对吊挂物模型产生的拉力进行数据分析，即可确定出吊挂物模型在受侧向风等激励条件下飞行状态稳定性以及对吊索产生的扰动作用力，为后续通过吊索采取增稳措施的有效性提供可靠的数据依据，有利于保证飞行器的飞行安全。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的风洞吊挂试验方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的吊挂物模型的侧摆角和侧滑角的示意图；

图3为本申请实施例提供的风洞吊挂试验的风洞吊挂试验系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的可熔断铜丝的熔断电路结构示意图。

具体实施方式

在常规的风洞吊挂试验中，飞行器的飞行的反方向也即是来流方向，来流方向的气流是对飞行器吊挂物产生干扰的主要因素，因此在常规的风洞吊挂试验中，也主要以这一干扰因素作为主要的研究对象。但在实际应用中，飞行器的侧向风以及其他一些因素同样会对吊挂物的吊挂飞行产生干扰，使得吊挂物产生不稳定的晃动，进一步地使得吊挂物对飞行器的飞行产生一定程度的扰动；只是在传统的直升机等飞行器而言，其所吊挂的物品一般不至于过重，即便是吊挂物对飞行器的飞行产生扰动，这种扰动也相对较小而被忽略。

但随着飞行器技术的发展，飞行器能够吊挂的物品的重量也得到很大的提升，当飞行器所吊挂的物品重量较大时，物品的对飞行器飞行状态扰动的影响也就更为严重，由此本申请中在风洞吊挂试验过程中，对吊挂物受侧向风等因素干扰的条件下的运动姿态进行分析，由此获得该吊挂物对飞行器的扰动信息，为后续飞行器的飞行提供可靠的参照数据。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，图1为本申请实施例提供的风洞吊挂试验方法的流程示意图，图2为本申请实施例提供的吊挂物模型的侧摆角和侧滑角的示意图；图3为本申请实施例提供的风洞吊挂试验的风洞吊挂试验系统的结构示意图；图4为本申请实施例提供的可熔断铜丝的熔断电路结构示意图。

在本申请的一种具体实施例中该风洞吊挂试验方法可以包括：

S11：通过状态控制装置对吊挂物模型的侧表面施加作用力，以使吊挂物模型处于具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬挂静止状态。

需要说明的是，在实际进行吊挂试验时初始侧摆角应当是一个角度不为0的角度，而设定初始侧滑角可以为0也可以不为0 具体依据需要模拟的吊挂物的飞行状况而定。

如图2所示，本实施例中的吊挂物模型100是指在模拟飞行器进行吊挂运输过程中，飞行器下方吊挂的吊挂物的模型，该吊挂物模型100可以是按照实际吊挂物进行等比例缩小后制作的模型。

在吊挂物被飞行器吊起飞行的过程中，如果突然产生一个侧向风，会使得吊挂物产生旋转摆动，理论研究表明，吊挂物的横向摆动（与来流方向垂直或成一定角度的平面内的摆动）对飞行器的操纵稳定性及安全性影响最大。如果吊挂物的摆动频率和摆动幅度越大，则说明吊挂物的飞行稳定性越差。当吊挂物的摆动呈发散状态时，会对直升机安全飞行运输产生灾难性影响。因此，在可预见的不同飞行环境内，应保证吊挂物的摆动状态不发散。

在实际应用中，为了保证吊挂物的安全飞行运输，往往可以在吊索以及吊挂物等上采取一些增稳措施，一方面抑制吊挂物的不稳定摆动，另一方面增强吊索的受力能力。而所采取的增稳措施效果如何，或者哪一种增稳措施效果更好，可以通过本实施例的技术方案进行模拟验证。

在常规的风洞试验设备中，往往仅仅只会配置产生来流方向的气流的设备，如果重新配置产生侧向风的气流的设备，这会在很大程度上增加风洞试验成本。

而吊挂物随飞行器飞行过程中，无论是受到哪些因素的干扰，最终的结果都是影响其运动姿态；为此，本实施例中之间将吊挂物模型100的初始状态直接控制形成一个受到侧向风瞬间所呈现的姿态，进而代替实际生成侧向风的过程，并实现对吊挂物模型100受侧向风之后的运动状态进行分析。

参照图2，在空间中建立三维直角坐标系，以X轴方向作为吊挂物的飞行方向，那么来流方向也即是X轴方向的反方向，Y轴方向为和X轴方向垂直的水平方向，可以视为侧向风方向，而Z轴则是竖直向下的方向。当吊挂物突然受到一个Y轴方向的侧向风并同时具有来流方向的气流的情况下，吊挂物会产生一个侧摆角和侧滑角。

由此，参照图2中的吊挂物模型100和Z轴之间的夹角即为侧摆角

，吊挂物模型 100和X轴之间的夹角即为侧滑角

；或者从另一个角度来说，侧摆角

即为吊挂模型以Z 轴为中心摆动时和Z轴所成夹角；而侧滑角

则是吊挂物模型100以以Z轴为轴心旋转时与 X轴之间所成的夹角。

为此，本申请中为了更简单的实现对吊挂物在受侧向风的作用的模拟，直接将吊挂物模型的初始状态设置为吊挂物受到侧向风瞬间所呈现的状态，也即使得吊挂物模型100处于具有一个设定初始侧摆角和设定初始侧滑角不为0的悬吊状态。而要使得该吊挂物模型100达到这一悬吊状态，除了通过吊索12将吊挂物模型100悬吊之外，本实施例中还进一步地通过状态控制装置对吊挂物模型100施加侧向作用力，使得该吊挂物模型100受该侧向作用力的作用下处于具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬吊状态。相对于实际产生一个侧向风气流而言，对吊挂物模型100施加侧向力要更为简单，所需成本也就更低，从而在实现风洞吊挂试验的基础上，降低试验成本。

此外，还需要说明的是，在实际飞行过程中，吊挂物并不仅限于在受到侧向风时才会产生侧摆角和侧滑角，例如飞行器的突然变向飞行、飞行器突然减速或加速飞行等各种不同的飞行状态下，均会使得吊挂物晃动，进而使得吊挂物反向对飞行器产生扰动。由此可见本实施例中，对吊挂物模型100的初始状态处于设定初始侧摆角和设定初始侧滑角不为0的悬吊状态，不仅仅可以作为对吊挂物受侧向风影响而对飞行器的飞行产生干扰的模拟，也可以作为对吊挂物在受到各种除来流方向的气流之外的各种干扰所产生的侧摆角和侧滑角的状态的模拟，对后续指导飞行器吊挂运输飞行具有重大指导意义。

可选地，对吊挂物模型100的侧表面施加作用力的过程可以包括：

通过状态控制装置中的柔性绳对吊挂物模型正对来流方向的前侧面上至少一个位置点以及正对侧风方向的侧向侧面上至少两个位置点分别施加拉力。

参照图3，具体地，可以在吊挂物模型100的前侧面上设置一个拉力点，而在侧向侧面上设置两个拉力点。而状态控制装置中包括多个柔性绳，各个柔性绳分别和各个拉力点施加侧向作用力。

可以理解的是，对于前侧面上的拉力点所连接的柔性绳，其所产生的拉力主要作用是对抗来流方向的气流对吊挂物模型100吹动导致吊挂物模型100无法保持静止状态，由此这一拉力方向对吊挂物模型100施加的拉力大致是沿飞行方向的，或者是存在一个沿飞行方向的分力即可。而对于侧向侧面上的两个拉力点分别连接的柔性绳，所产生的拉力方向大致上和来流方向垂直，两个柔性绳产生的拉力大小可以存在差异进而使得吊挂模型100产生设定初始侧摆角和设定初始侧滑角。

此外，在实际应用中，要使得吊挂物模型100产生侧滑角和侧摆角，并不必然采用柔性绳对吊挂模型100施加拉力，更不必然是对吊挂物模型100的侧表面施加作用力。也可以考虑刚性杆等对吊挂物模型100施加作用力，只要在后续撤消该作用力的瞬间，对吊挂物模型100施加作用力的结构部件不会对吊挂物模型100的运动产生阻挡干扰即可。

S12：实时采集吊挂物模型的活动姿态数据以及悬挂吊挂物模型的吊索所承受的拉力数据。

采集吊挂物模型100的活动姿态数据可以存在多种方式，例如，可以在吊挂物模型100中设置陀螺仪或其他三维加速度传感器，由此即可测得吊挂物模型100在三维空间的三维坐标位置，进而确定活动姿态数据。可选地，还可以利用摄像头等采集吊挂物模型100的活动图像；并根据该活动图像确定吊挂物模型100的活动姿态数据。也可以采用其他方式确定吊挂物模型100的活动姿态数据，对此，本实施例中不一一列举。

S13：在来流方向的气流中撤消对吊挂物模型的侧表面的作用力。

若对吊挂物模型100通过柔性绳施加作用力，使得吊挂模型100具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬挂静止状态，那么当需要撤消对吊挂物模型100的作用力时，可以直接对柔性绳进行截断，例如可以直接用刀具剪断，由此实现对吊挂物模型100的作用力的撤消。

本实施例中对柔性绳进行截断是指柔性绳和吊挂物模型100之间的连接断开；尽管直接释放柔性绳对吊挂物模型100之间的拉力使得柔性绳处于松弛状态，也能撤消柔性绳对吊挂物模型100的作用力，但松弛状态的柔性绳和吊挂物模型100保持连接状态，仍然可能对吊挂物模型100后续运动产生干扰。因此，本实施例中采用截断柔性绳的方式实现吊挂物模型100的作用力的撤消。

此外，开始对吊挂物模型100进行活动姿态数据和拉力数据的采集应当在撤消吊挂物模型100所受作用力之前，以保证能够采集到吊挂物模型100撤消作用力之后完整的数据。

S14：根据活动姿态数据和拉力数据分析确定吊挂物模型的稳定性信息以及对吊索施加的扰动作用力。

如上所述，在实际进行风洞试验过程中，可以在吊索12以及吊挂物上采取不同的增稳措施，例如，可以在吊挂物模型100后面加一个减速伞，或者吊挂物模型100加一个导流板，还可以在分吊索122上绑定一个导流板，或者是改变主吊索121的长度和数量等。

在获得吊挂物模型100的实时活动姿态数据和拉力数据之后，根据吊挂物模型100实时的活动姿态数据显然可以确定吊挂物模型100的频率、幅值、高度等实时姿态数据，由此分析出吊挂物模型100飞行的稳定性信息；而结合吊挂物模型100实时的活动姿态数据和拉力数据，即可确定出该时刻点吊挂物模型100对吊索施加的作用力的大小和方向，由此即可确定吊挂物对飞行器的飞行产生的扰动作用力的大小和方向，进而为飞行器飞行过程中采取的抵挡扰动作用力的措施提供理论依据。

综上所述，本申请中在进行风洞吊挂试验过程中，为了保证试验数据的可靠性，对飞行器飞行过程中同时存在来流方向和侧方方向的影响下，吊挂物的状态进行模拟；进一步地考虑到，在风洞试验腔室中实际产生一个侧向风的成本较高；而侧向风主要会使得吊挂物产生侧摆角和侧滑角；为此通过状态控制装置先对吊挂物模型施加作用力，使其处于具有一个设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬吊状态；并在来流方向的气流中撤消作用力，由此模拟出侧向风对吊挂物产生一个侧摆角和侧滑角之后，对吊挂物后续运动状态的影响；在此基础上再通过对吊挂物模型进行活动姿态数据以及吊索对吊挂物模型产生的拉力进行数据分析，即可确定出吊挂物模型飞行的稳定性以及活动中对飞行器的飞行所产生的扰动作用力，有利于为后续对吊索施加的增稳措施效果进行验证以及确定直升机实际进行吊挂飞行进行可靠有效的数据依据，保证飞行器的飞行安全。

基于上述任意实施例，参照图3，本申请中还进一步地提供了一种风洞吊挂试验系统，该风洞吊挂试验系统可以包括：

风洞吊挂试验腔室10；

设置在风洞吊挂试验腔室10内壁顶端的吊索12；

设置在吊索12上的拉力传感器110；

通过吊索12悬吊设置在风洞吊挂试验腔室10内的吊挂物模型100；

用于对吊挂物模型100的侧表面施加作用力以使吊挂物模型具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的状态控制装置；

用于采集吊挂物模型100的活动姿态数据的姿态采集装置；

分别和拉力传感器110、姿态采集装置以及状态控制装置相连接的控制器，用于控制状态控制装置撤消对吊挂物模型100施加的作用力，并实时接收姿态采集装置采集的吊挂物模型100的活动姿态数据和接收拉力传感器采集的拉力数据，根据活动姿态数据和拉力数据分析确定吊挂物模型对吊索12施加的扰动作用力。

如图3所示，风洞吊挂试验一般是在一个腔体结构的腔体中进行的，具体可以参照图3中所示的风洞吊挂试验腔室，也可以称之为风洞试验段；该风洞吊挂试验腔室10中配套设置有可产生来流方向的气流的设备。需要说明的是，对于风洞吊挂试验腔室10而言，其应当是一个较长的隧道状结构的腔室，其长度延伸方向即是来流方向，图3所示的实施例中仅仅示出了冗长的腔室的局部区段。

结合图2和图3，在风洞吊挂试验腔室10的顶端设置有吊挂杆11，吊挂杆11下方设置连接有吊索12，且吊索12和吊挂杆11的连接位置还设置有拉力传感器110，用于检测吊索12和吊挂杆11之间的拉力大小。在图3所示的实施例中，该吊挂物模型100为一个集装箱模型，为此对应的吊索12包裹一个主吊索121和四个分吊索122，主吊索121一端和吊挂杆11相连接，另一端同时和四个分吊索122的一端相连接，而四个分吊索122均是一端和主吊索121相连接另一端分别和吊挂物模型100的一个顶角位置相连接。当然，在实际应用中，吊挂物模型100并不仅限于集装箱模型，还可以是挖掘机、轮式车、输电塔、水桶、电线杆等不同类型物品的模型，在实际应用中，可以基于实际吊挂物模型100的形状类型采用不同的吊索12，对此，本申请中不做具体限制。

当吊挂物模型100通过吊索12吊挂处于悬挂状态，还需要进一步地通过状态控制装置对吊挂物模型100施加作用力，使得其具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角。

可选地，该状态控制装置可以是通过柔性绳对吊挂物模型100施加作用力，相应的，吊挂物模型100上正对来流方向的前侧面上设置有至少一个第一拉力环101；吊挂物模型100正对侧风方向的侧向侧面上设置有至少两个第二拉力环102。

而状态控制装置可以包括第一柔性绳131和第二柔性绳132；第一柔性绳131用于连接第一拉力环101和风洞吊挂试验腔室的底板；第二柔性绳132用于连接第二拉力环101和风洞吊挂试验腔室的侧壁。

由此，当第一柔性绳131和第二柔性绳132处于拉紧状态时，即可分别对吊挂物模型100施加作用力。而要将第一柔性绳131和第二柔性绳132拉紧，则每个柔性绳至少具有两个固定点，并对两个固定点之间区段的柔性绳拉紧。可以理解的是，第一柔性绳131和第二柔性绳132分别和吊挂物模型100上的第一拉力环101以及第二拉力环102相连接，该第一拉力环101和第二拉力环102也即分别相当于第一柔性绳131和第二柔性绳132的一个固定点。

在此基础上，第一柔性绳101主要作用是为了抵消来流方向的气流对吊挂物模型100产生的作用力，进而抑制吊挂物模型100晃动。因此，可以在风洞吊挂试验腔室的底板上设置一个或多个第一柔性绳101的第二个固定点，并将该第一柔性绳101拉直即可；具体地该第一柔性绳101的第二个固定点的结构可以采用夹持装置133，该夹持装置133类似于一个可开关的夹子，当夹持装置133松开后，柔性绳可以在夹持装置133上进行松弛和张紧的调整，而当夹持装置闭合后，柔性绳和夹持装置133之间即保持固定连接，由此该第一柔性绳131通过分别和第一拉力环101以及夹持装置133相连接，即可实现第一柔性绳131在第一拉力环101和夹持装置133之间拉直，进而实现对吊挂物模型100的前侧面施加一个作用力。

当然，在实际应用中，也并不排除采用固定环等结构部件代替夹持装置133，通过将第一柔性绳131个固定环等结构部件捆绑实现第一柔性绳131的拉紧，甚至可以人为手动拉紧该第一柔性绳131等都可以实现本申请的技术方案。

而对于第二柔性绳132而言，其需要使得该吊挂物模型100产生设定初始侧摆角和设定初始侧滑角，为此第二柔性绳132的第二个固定点位置高度显然不能过低。由此，可以在风洞吊挂试验腔室10上设置第二柔性绳132的第二个固定点，该第二个固定点的高度应当大致上和吊挂物模型100的高度大致相同甚至略高于吊挂物模型100的高度。但对于吊挂物模型100而言，其高度一般是略高于人体高度的，显然如果要调整第二柔性绳132在两个固定点之间的长度，难度也就相对较大。为此，在本申请的另一可选地实施例中，进一步地在风洞吊挂试验腔室10的侧壁上设置定滑轮134，该定滑轮132的高度应当和吊挂物模型100的高度大致相同甚至略高于该吊挂物模型100的高度。在此基础上还进一步地在定滑轮134的下方设置一个夹持装置133，和上述夹持第一柔性绳131的夹持装置133类似，该夹持装置133也是用于固定夹持该第二柔性绳132的，并且该夹持装置133应当设置在方便工作人员操作的高度位置。由此第二柔性绳132的一端和第二拉力环102相连接之后，即可绕过定滑轮134使得其延伸路径发生弯折之后延伸至夹持装置133，由夹持装置133对第二柔性绳132进行夹持固定。由此可见此时第二柔性绳132仍然可以在第二拉力环102和夹持装置134之间保持拉紧状态由此对吊挂物模型100施加侧向侧面的拉力。另外，上述柔性绳均是通过夹持装置133和拉力环实现夹持固定的，在实际应用中，可以将每个柔性绳单独配置一个夹持装置133，也可以其中某几个柔性绳共用一个夹持装置133，甚至如果位置允许的话，还可以所有柔性绳共用一个夹持装置133，对此，本申请中均不做具体限制。

此外，为了更灵活的实现对吊挂物模型100的侧摆角和侧滑角大小的调整，该第二柔性绳132至少设置有两根，通过在夹持装置133处调整每个第二柔性绳132在定滑轮134和第二拉力环102之间的长度大小，即可实现吊挂物模型100的侧摆角和侧滑角的大小调节。

在图2所示的实施例中，两个第二拉力环102在吊挂物模型100上大致位于同一高度，在实际应用中可以根据具体的吊挂物模型100的形状合理设置第二拉力环102的数量和位置，对此本申请中不做具体限制。

如上所述，在风洞吊挂试验中，不仅仅需要对吊挂物模型100施加作用力使得其具有设定初始侧滑角和设定初始侧摆角；还需要在开始采集吊挂物模型100的活动姿态数据后，撤消对吊挂物模型100的作用力，为此，在本申请的另一可选地实施例中，该状态控制装置还可以进一步地包括：

状态控制装置还包括连接第一柔性绳131和第一拉力环101，以及连接第二柔性绳132和第二拉力环的可截断件；且可截断件和控制器相连接，控制器用于向可截断件发送截断触发信号，以便可截断件在接收到截断触发信号时，断开第一柔性绳131和第一拉力环101之间的连接，以及断开第二柔性绳132和第二拉力环102之间的连接。

可以理解的是，本实施例中的可截断件也即是可以断开的结构部件，因为第一柔性绳132和第一拉力环101，第二柔性绳132和第二拉力环102之间均是采用该可截断件连接的，当该可截断件断开时，第一柔性绳131和第一拉力环101，第二柔性绳132和第二拉力环102之间的连接也就可以立刻断开，第一柔性绳131和第二柔性绳132对吊挂物模型100的作用力即可瞬间消失，由此吊挂物模型100即可在具有一个设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的初始状态下自由吊挂活动，而其活动状态下对飞行器产生的扰动作用力，即为试验最终的分析目标。

对于可截断件的结构可以存在多种结构形式，例如可以为电动控制的环形扣，通过控制器发送触发信号触发该环形扣断开，由此使得该第一柔性绳131和第二柔性绳132分别和第一拉力环101以及第二拉力环102之间断开连接。

在本申请的一种可选的实施例中，该可截断件可以包括可熔断铜丝，该可熔断铜丝用于连接第一拉力环101和第一柔性绳131以及用于连接第二拉力环102和第二柔性绳132；还包括和可熔断铜丝串联连接的电源件和电子开关；其中，电子开关和控制器相连接，控制器控制电子开关的导通和断开。

可以理解的是，无论是什么样的可截断件，对于连接第一柔性绳131和第一拉力环101，连接第二柔性绳132和第二拉力环102的可截断件均应当是同时截断断开的。

在图4所示的实施例中，分别设置有两个并联的电子开关，一个电子开关和第一柔性绳131与第一拉力环101之间的可熔断铜丝串联，而另一个电子开关和第二柔性绳132与第二拉力环102之间的两个可熔断铜丝串联，由此，控制器在分别向两路电子开关分别发送触发信号时，应当同步发送该触发信号。

此外，在图3所示的实施例中，可熔断铜丝和电子开关是位于柔性绳的两端的，因此，该柔性绳内应当设置有导电电线，用于保证可熔断铜丝和电子开关之间的电连接。此外该可熔断铜丝可以采用康铜丝。

进一步地，对于本申请中的姿态采集装置，可以采用内置与吊挂物模型中的三维加速度传感器，也可以采用图像采集装置。三维加速度传感器可以采集吊挂物模型100的运动轨迹数据，而图像采集装置可以采集吊挂物模型100的活动图像，基于该活动图像同样可以获得吊挂物模型的运动轨迹。此外，当采用图像采集装置采集吊挂模型100的活动图像时，应当在风洞吊挂试验腔室的侧壁上设置多个采集摄像头，分别从各个不同角度采集吊挂模型100，以获得更为准确的吊挂物模型100的图像。

为了用户能够更直观的了解到吊挂物模型100的活动姿态，可以基于该活动图像对吊挂物模型100的运动姿态进行三维建模，最终为用户提供吊挂物模型100的动态立体的活动姿态三维模型

综上所述，本申请中的风洞吊挂试验设备中包含有可对吊挂物模型施加作用力的状态控制装置，使得吊挂物模型可以具有一个设定初始侧摆角和设定初始侧滑角，进而实现吊挂物模型在受到侧向风等因素干扰的条件下的运动状态的分析研究，为后续该吊挂物模型能否稳定飞行以及对飞行器飞行的干扰提供可靠的数据依据；且该风洞吊挂试验中无需为吊挂物模型实际提供可产生侧向风的设备，在降低试验设备成本的基础上，保证试验数据的可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风洞吊挂试验方法，其特征在于，包括：

通过状态控制装置对吊挂物模型的侧表面施加作用力，以使所述吊挂物模型处于具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的悬挂静止状态；

实时采集所述吊挂物模型的活动姿态数据以及悬挂所述吊挂物模型的吊索所承受的拉力数据；

在来流方向的气流中撤消对所述吊挂物模型的侧表面的作用力；

根据所述活动姿态数据和所述拉力数据分析确定所述吊挂物模型的稳定性信息以及对所述吊索施加的扰动作用力。

2.如权利要求1所述的风洞吊挂试验方法，其特征在于，通过状态控制装置对吊挂物模型的侧表面施加作用力，包括：

通过所述状态控制装置中的柔性绳对所述吊挂物模型正对所述来流方向的前侧面上至少一个位置点以及正对侧风方向的侧向侧面上至少两个位置点分别施加拉力。

3.如权利要求2所述的风洞吊挂试验方法，其特征在于，在来流方向的气流中撤消对所述吊挂物模型的侧表面的作用力，包括：

同时截断对所述吊挂物模型的侧表面上不同位置点施加拉力的柔性绳。

4.如权利要求1所述的风洞吊挂试验方法，其特征在于，采集所述吊挂物模型的活动姿态数据，包括：

采集所述吊挂物模型的活动图像；

根据所述活动图像确定所述吊挂物模型的所述活动姿态数据。

5.一种风洞吊挂试验设备，其特征在于，包括：

风洞吊挂试验腔室；

设置在所述风洞吊挂试验腔室内壁顶端的吊索；

设置在所述吊索上的拉力传感器；

通过所述吊索悬吊设置在所述风洞吊挂试验腔室内的吊挂物模型；

用于对所述吊挂物模型的侧表面施加作用力，以使所述吊挂物模型具有设定初始侧摆角和设定初始侧滑角的状态控制装置；

用于采集所述吊挂物模型的活动姿态数据的姿态采集装置；

分别和所述拉力传感器、所述姿态采集装置以及所述状态控制装置相连接的控制器，用于控制所述状态控制装置撤消对所述吊挂物模型施加的作用力，并实时接收所述姿态采集装置采集的所述吊挂物模型的活动姿态数据和接收所述拉力传感器采集的拉力数据，根据所述活动姿态数据和所述拉力数据分析确定所述吊挂物模型的稳定性信息以及对所述吊索施加的扰动作用力。

6.如权利要求5所述的风洞吊挂试验设备，其特征在于，所述吊挂物模型上正对来流方向的前侧面上设置有至少一个第一拉力环；所述吊挂物模型正对侧风方向的侧向侧面上设置有至少两个第二拉力环；

所述状态控制装置包括第一柔性绳和第二柔性绳；所述第一柔性绳用于连接所述第一拉力环和所述风洞吊挂试验腔室的底板；所述第二柔性绳用于连接所述第二拉力环和所述风洞吊挂试验腔室的侧壁。

7.如权利要求6所述的风洞吊挂试验设备，其特征在于，所述状态控制装置还包括连接所述第一柔性绳和所述第一拉力环，以及连接所述第二柔性绳和所述第二拉力环的可截断件；且所述可截断件和所述控制器相连接，所述控制器用于向所述可截断件发送截断触发信号，以便所述可截断件在接收到所述截断触发信号时，断开所述第一柔性绳和所述第一拉力环之间的连接，以及断开所述第二柔性绳和所述第二拉力环之间的连接。

8.如权利要求7所述的风洞吊挂试验设备，其特征在于，所述可截断件包括可熔断铜丝，以及与所述可熔断铜丝串联连接的电源件和电子开关；

其中，所述可熔断铜丝用于连接所述第一拉力环和所述第一柔性绳以及用于连接所述第二拉力环和所述第二柔性绳；所述电子开关和所述控制器相连接，所述控制器控制所述电子开关的导通和断开。

9.如权利要求6所述的风洞吊挂试验设备，其特征在于，所述风洞吊挂试验腔室的侧壁上设置有定滑轮和夹持装置，所述第二柔性绳缠绕在所述定滑轮上；所述夹持装置用于夹持固定所述第二柔性绳；且所述定滑轮通过磁吸件吸附设置在所述风洞实验腔室的侧壁上，所述定滑轮的高度不低于所述夹持装置的高度。

10.如权利要求6所述的风洞吊挂试验设备，其特征在于，所述姿态采集装置为图像采集装置，用于采集所述吊挂物模型的活动图像。

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