申请/专利权人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所

申请日：2024-02-23

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117824984A

主分类号：G01M9/06

分类号：G01M9/06;G01C1/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：一种大迎角高速风洞试验模型姿态角测量与计算方法，属于风洞试验技术领域，本发明为了解决现有技术常用的三种姿态角测量方法单独使用均不能准确测量模型姿态角的问题。使用大迎角机构以尾部支撑的方式将试验模型固定在支杆上进行高速风洞试验，试验前标定视频测角系统、采集基准图像、标定风洞天平和支杆的弹性角系数、测量角度传感器的安装角，试验过程中采用角度传感器测量机械臂中段的俯仰角和滚转角、采用视频测角系统测量机械臂中段的偏航角、采用编码器测量机械臂前段的俯仰角、计算得到风洞天平和支杆的弹性角，通过轴系转换最终得到试验模型的迎角和侧滑角。本发明测量与计算结果准确。

主权项：1.一种大迎角高速风洞试验模型姿态角测量与计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、大迎角机构（4）的安装：所述大迎角机构（4）包括依次铰接的机械臂前段（12）、机械臂中段（9）、机械臂后段（8）和机械臂尾段（7），机械臂前段（12）绕机械臂中段（9）做俯仰运动，机械臂中段（9）绕机械臂后段（8）做偏航运动，机械臂后段（8）绕机械臂尾段（7）做偏航运动，将机械臂尾段（7）与弯刀机构（2）进行连接；步骤二、将机械臂中段（9）的姿态角调零：调节机械臂中段（9）水平基准面的俯仰角和滚转角至0°，将机械臂中段（9）侧向基准面相对于风洞试验段（1）侧壁的侧滑角调整至小于1′；步骤三、将角度传感器（10）安装在机械臂中段（9）上；步骤四、标定视频测角系统的轴系，采集基准图像，验证视频测角系统准度；步骤五、将支杆（13）的根部与机械臂前段（12）相连，将风洞天平（17）与支杆（13）的尖部相连，并检查风洞天平（17）是否工作正常；步骤六、先将试验模型（5）安装在风洞天平（17）的另一端，并调平试验模型（5），再计算试验模型（5）和风洞天平（17）之间的俯仰安装角、偏航安装角和滚转安装角；步骤七、系统记零：将试验模型（5）的俯仰角、偏航角和滚转角全部调节至0°，将此时的机械臂前段（12）、机械臂中段（9）和机械臂后段（8）的俯仰角均标记为0°位置，将此时机械臂前段（12）、机械臂中段（9）和机械臂后段（8）的滚转角均标记为0°位置，将所述视频测角系统测得的侧滑角位置标记为0°位置，将角度传感器（10）的读数记为和，表示角度传感器（10）与机械臂中段（9）水平基准面之间的俯仰安装角，表示角度传感器（10）与机械臂中段（9）水平基准面之间的滚转安装角，通过弯刀机构（2）将大迎角机构（4）绕机械臂尾段（7）的轴线旋转90°，并将机械臂中段（9）侧向基准面调节至与地轴系平行，记录角度传感器（10）输出的俯仰角，角度传感器（10）输出的俯仰角即为角度传感器（10）与机械臂中段（9）参考平面之间的偏航安装角；步骤八、正式试验：按照试验模型（5）迎角和侧滑角的目标值、通过机械臂中段（9）与机械臂后段（8）做偏航运动调节试验模型（5）的侧滑角，通过机械臂前段（12）做俯仰运动调节试验模型（5）的迎角，测量得到俯仰角实时偏转值和滚转角实时偏转值，记录所述视频测角系统解算得到的偏航角为，在机械臂前段（12）和机械臂中段（9）之间的铰接轴上设置编码器（11），记录此时编码器（11）输出的角度为，依次计算风洞坐标系、角度传感器（10）坐标系、机械臂中段（9）的前部坐标系、支杆（13）的根部坐标系、风洞天平（17）坐标系和试验模型（5）坐标系之间的旋转矩阵，并根据各旋转矩阵解算出试验模型（5）的姿态角和迎角。

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