CN117928884A - 考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高速风洞试验技术领域，公开了一种考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法。该高速连续式风洞运行方法包括：确定试验马赫数M；获取天平初读数；获取目标马赫数M下的0°迎角天平读数；进行重复性试验；获取天平末读数；进行重复性试验数据处理；进行数据分析，寻找重复性试验数据关键车次；获得天平时间相关数据修正结果。该高速连续式风洞运行方法，能够有效消除高速连续式风洞长时间运转带来的温度变化和时间变化所引起的天平零点漂移，压缩机一次启动可以连续吹风多条极曲线，极大地提高了试验效率，对于发挥高速连续式风洞优势，降低频繁关车重启对压缩机造成的影响，提高试验效率，具有良好的工程效果。

Description

考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法
技术领域
本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法。
背景技术
高速连续式风洞通常采用天平作为气动特性试验的测量仪器，但是，高速连续式风洞长时间运转带来的温度变化和时间变化会引起天平的零点漂移，进而导致测量数据偏差。
目前，高速连续式风洞通常采用每吹1至2条极曲线后，压缩机降速停车重新启动，再采集天平零点的方式解决高速连续式风洞天平零点漂移问题。可是，压缩机频繁关车重启对压缩机使用寿命造成影响，并且导致高速连续式风洞无法“连续”运转，高速连续式风洞试验效率大打折扣。
当前，已经发展了一种高速连续式风洞天平的时间相关数据修正方法，亟需发展配套的考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法，消除高速连续式风洞长时间运转带来的温度变化和时间变化所引起天平零点漂移，实现压缩机一次启动连续吹风多条极曲线的目标。
本发明的考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法，包括以下步骤：
S10.确定试验马赫数M；
在气动特性试验马赫数范围内，选定目标马赫数M；
S20.获取天平初读数；
将天平安装在高速连续式风洞的攻角机构上，在M=0时，0°迎角下，采集天平初读数U0t0；
S30.获取目标马赫数M下的0°迎角天平读数；
启动压缩机，在高速连续式风洞达到目标马赫数M时，采集0°迎角下的天平读数，其中，/>；
S40.进行重复性试验；
保持目标马赫数M，迎角机构按照给定试验迎角序列往复运动变化迎角，进行7次重复性测量试验；
依次获取7次目标马赫数M下、各给定试验迎角下的天平读数的天平读数，其中，定义7次0°迎角下的天平读数为：；
S50.获取天平末读数；
压缩机降速停车至M=0，在0°迎角下，采集天平末读数，其中，/>；
S60.进行重复性试验数据处理；
采用天平初读数U0t0，进行重复性试验数据处理，获得7次重复性结果DATA1；
采用代替原来的天平初读数U0t0，修正7次重复性结果DATA1，得到7次重复性结果DATA2；
采用代替原来的天平初读数U0t0，修正7次重复性结果DATA1，得到7次重复性结果DATA3；
S70.进行数据分析，寻找重复性试验数据关键车次；
分析7次重复性结果DATA2，在7次重复性结果DATA2中寻找重复性试验数据关键车次X；判断重复性试验数据关键车次X的标准是，第1次~第X次试验数据DATA2重复性精度高于数据DATA1重复性精度；则认为第1次~第X次天平读数是线性变化的，第X+1次~第7次天平读数是线性变化的；
S80.获得天平时间相关数据修正结果；
第1次~第X次试验天平结果采用数据DATA2，第X+1次~第7次试验结果采用数据DATA3，合并作为7次重复性结果DATA4，7次重复性结果DATA4的重复性精度最高，为考虑天平时间相关数据修正的最终结果数据。
进一步地，在气动特性试验中，如果试验运行计划中，具有在一个试验模型状态下，连续变马赫数M吹风的情况，则在S70中，在获得重复性试验数据关键车次X后，定义X’=X-2，连续吹风X’+3次，以保证不会因时间间隔太长，使得中间部分数据脱离前后线性范围；补充以下步骤：
S71.选定多个目标马赫数M；
在连续变马赫数M的马赫数范围内，选定X’+3个目标马赫数M；
S72.获取天平初读数；
M=0时，在0°迎角下，采集天平初读数U0t0；
S73.连续变马赫数M，获取各目标马赫数M下的天平读数；
启动压缩机，高速连续式风洞在控制所需的最短的时间内，连续变马赫数M，依次获取0°迎角下、各目标马赫数M下的天平读数：，其中，；
S74.按照气动特性试验要求，依次改变压缩机转速至各目标马赫数M下的天平读数；
保持压缩机转速；在保证试验安全前提下，以运行时长最短为目的选择初始马赫数M；在初始马赫数M下，按照气动特性试验要求保持初始马赫数M不变，获取各给定试验迎角下的天平读数，其中，获取0°迎角下的天平读数为；
改变压缩机转速，继续采用连续变马赫数M方式，按照气动特性试验要求，依次各M数对应试验迎角下、各给定试验迎角下的天平读数的天平读数，其中获取0°迎角下的天平读数为；
S75.获取天平末读数；
压缩机降速停车，采集天平末读数：；其中，/>；
S76.获得天平时间相关数据修正结果；
第1次~第X’次车采用进行0°迎角读数修正；
第X’+1次到第X’+3次采用进行0°迎角读数修正；即采用末读数代替初读数，进行0°迎角读数修正。
本发明的考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法，能够有效消除高速连续式风洞长时间运转带来的温度变化和时间变化所引起的天平零点漂移，压缩机一次启动可以连续吹风多条极曲线，极大地提高了试验效率，对于发挥高速连续式风洞优势，降低频繁关车重启对压缩机造成的影响，具有良好的工程效果。
附图说明
图1为本发明的高速连续式风洞天平的时间相关数据修正方法的流程图；
图2a为时间相关数据修正前的CL-CD曲线图；
图2b为时间相关数据修正后的CL-CD曲线图；
图3a为时间相关数据修正前的CY-α曲线图；
图3b为时间相关数据修正后的CY-α曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明的考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法，包括以下步骤：
S10.确定试验马赫数M；
在气动特性试验马赫数范围内，选定目标马赫数M；
S20.获取天平初读数；
将天平安装在高速连续式风洞的攻角机构上，在M=0时，0°迎角下，采集天平初读数U0t0；
S30.获取目标马赫数M下的0°迎角天平读数；
启动压缩机，在高速连续式风洞达到目标马赫数M时，采集0°迎角下的天平读数，其中，/>；
S40.进行重复性试验；
保持目标马赫数M，迎角机构按照给定试验迎角序列往复运动变化迎角，进行7次重复性测量试验；
依次获取7次目标马赫数M下、各给定试验迎角下的天平读数的天平读数，其中，定义7次0°迎角下的天平读数为：；
S50.获取天平末读数；
压缩机降速停车至M=0，在0°迎角下，采集天平末读数，其中，/>；
S60.进行重复性试验数据处理；
采用天平初读数U0t0，进行重复性试验数据处理，获得7次重复性结果DATA1；
采用代替原来的天平初读数U0t0，修正7次重复性结果DATA1，得到7次重复性结果DATA2；
采用代替原来的天平初读数U0t0，修正7次重复性结果DATA1，得到7次重复性结果DATA3；
S70.进行数据分析，寻找重复性试验数据关键车次；
分析7次重复性结果DATA2，在7次重复性结果DATA2中寻找重复性试验数据关键车次X；判断重复性试验数据关键车次X的标准是，第1次~第X次试验数据DATA2重复性精度高于数据DATA1重复性精度；则认为第1次~第X次天平读数是线性变化的，第X+1次~第7次天平读数是线性变化的；
S80.获得天平时间相关数据修正结果；
第1次~第X次试验天平结果采用数据DATA2，第X+1次~第7次试验结果采用数据DATA3，合并作为7次重复性结果DATA4，7次重复性结果DATA4的重复性精度最高，为考虑天平时间相关数据修正的最终结果数据。
进一步地，在气动特性试验中，如果试验运行计划中，具有在一个试验模型状态下，连续变马赫数M吹风的情况，则在S70中，在获得重复性试验数据关键车次X后，定义X’=X-2，连续吹风X’+3次，以保证不会因时间间隔太长，使得中间部分数据脱离前后线性范围；补充以下步骤：
S71.选定多个目标马赫数M；
在连续变马赫数M的马赫数范围内，选定X’+3个目标马赫数M；
S72.获取天平初读数；
M=0时，在0°迎角下，采集天平初读数U0t0；
S73.连续变马赫数M，获取各目标马赫数M下的天平读数；
启动压缩机，高速连续式风洞在控制所需的最短的时间内，连续变马赫数M，依次获取0°迎角下、各目标马赫数M下的天平读数：，其中，；
S74.按照气动特性试验要求，依次改变压缩机转速至各目标马赫数M下的天平读数；
保持压缩机转速；在保证试验安全前提下，以运行时长最短为目的选择初始马赫数M；在初始马赫数M下，按照气动特性试验要求保持初始马赫数M不变，获取各给定试验迎角下的天平读数，其中，获取0°迎角下的天平读数为；
改变压缩机转速，继续采用连续变马赫数M方式，按照气动特性试验要求，依次各M数对应试验迎角下、各给定试验迎角下的天平读数的天平读数，其中获取0°迎角下的天平读数为；
S75.获取天平末读数；
压缩机降速停车，采集天平末读数：；其中，/>；
S76.获得天平时间相关数据修正结果；
第1次~第X’次车采用进行0°迎角读数修正；
第X’+1次到第X’+3次采用进行0°迎角读数修正；即采用末读数代替初读数，进行0°迎角读数修正。
实施例1：本实施例的某高速连续式风洞，试验马赫数为马赫数0.4，吹风7次重复性试验，试验模型为某飞机模型Ⅰ，使用测力天平Ⅰ，迎角范围为-3°~2°。图2a为修正前极曲线即升力系数CL与阻力系数CD曲线，阻力系数CD0的7次重复性误差带宽为0.00029，未达到国军标先进指标。图2b为修正后极曲线即升力系数CL与阻力系数CD曲线，可以看出，进行时间相关数据修正后，零升阻力系数CD0的7次重复性误差带宽减小到0.0001。
实施例2：本实施例的某高速连续式风洞，试验马赫数为马赫数0.75，吹风7次重复性试验，试验模型为某飞机模型Ⅱ，使用测力天平Ⅱ，迎角范围为-4°~7°。图3a为修正前侧向力系数CY与迎角α曲线，0°迎角时侧向力系数CY的7次重复性误差带宽为0.00047，未达到国军标先进指标。图3b为修正后侧向力系数CY与迎角α曲线，可以看出，进行时间相关数据修正后，0°迎角时侧向力系数CY的7次重复性误差带宽为减小为0.00007。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，本发明公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10.确定试验马赫数M；
在气动特性试验马赫数范围内，选定目标马赫数M；
S20.获取天平初读数；
将天平安装在高速连续式风洞的攻角机构上，在M=0时，0°迎角下，采集天平初读数U0t0；
S30.获取目标马赫数M下的0°迎角天平读数；
启动压缩机，在高速连续式风洞达到目标马赫数M时，采集0°迎角下的天平读数，其中，/>；
S40.进行重复性试验；
保持目标马赫数M，迎角机构按照给定试验迎角序列往复运动变化迎角，进行7次重复性测量试验；
依次获取7次目标马赫数M下、各给定试验迎角下的天平读数的天平读数，其中，定义7次0°迎角下的天平读数为：；
S50.获取天平末读数；
压缩机降速停车至M=0，在0°迎角下，采集天平末读数，其中，/>；
S60.进行重复性试验数据处理；
采用天平初读数U0t0，进行重复性试验数据处理，获得7次重复性结果DATA1；
采用代替原来的天平初读数U0t0，修正7次重复性结果DATA1，得到7次重复性结果DATA2；
采用代替原来的天平初读数U0t0，修正7次重复性结果DATA1，得到7次重复性结果DATA3；
S70.进行数据分析，寻找重复性试验数据关键车次；
分析7次重复性结果DATA2，在7次重复性结果DATA2中寻找重复性试验数据关键车次X；判断重复性试验数据关键车次X的标准是，第1次~第X次试验数据DATA2重复性精度高于数据DATA1重复性精度；则认为第1次~第X次天平读数是线性变化的，第X+1次~第7次天平读数是线性变化的；
S80.获得天平时间相关数据修正结果；
第1次~第X次试验天平结果采用数据DATA2，第X+1次~第7次试验结果采用数据DATA3，合并作为7次重复性结果DATA4，7次重复性结果DATA4的重复性精度最高，为考虑天平时间相关数据修正的最终结果数据。
2.根据权利要求1所述的考虑天平时间相关数据修正的高速连续式风洞运行方法，其特征在于，在气动特性试验中，如果试验运行计划中，具有在一个试验模型状态下，连续变马赫数M吹风的情况，则在S70中，在获得重复性试验数据关键车次X后，定义X’=X-2，连续吹风X’+3次，以保证不会因时间间隔太长，使得中间部分数据脱离前后线性范围；补充以下步骤：
S71.选定多个目标马赫数M；
在连续变马赫数M的马赫数范围内，选定X’+3个目标马赫数M；
S72.获取天平初读数；
M=0时，在0°迎角下，采集天平初读数U0t0；
S73.连续变马赫数M，获取各目标马赫数M下的天平读数；
S73.连续变马赫数M，获取各目标马赫数M下的天平读数；
启动压缩机，高速连续式风洞在控制所需的最短的时间内，连续变马赫数M，依次获取0°迎角下、各目标马赫数M下的天平读数：，其中，/>；
S74.按照气动特性试验要求，依次改变压缩机转速至各目标马赫数M下的天平读数；
保持压缩机转速；在保证试验安全前提下，以运行时长最短为目的选择初始马赫数M；在初始马赫数M下，按照气动特性试验要求保持初始马赫数M不变，获取各给定试验迎角下的天平读数，其中，获取0°迎角下的天平读数为；
改变压缩机转速，继续采用连续变马赫数M方式，按照气动特性试验要求，依次各M数对应试验迎角下、各给定试验迎角下的天平读数的天平读数，其中获取0°迎角下的天平读数为；
S75.获取天平末读数；
压缩机降速停车，采集天平末读数：；其中，/>；
S76.获得天平时间相关数据修正结果；
第1次~第X’次车采用进行0°迎角读数修正；
第X’+1次到第X’+3次采用进行0°迎角读数修正；即采用末读数代替初读数，进行0°迎角读数修正。
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