本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)，具體是涉及一種提高風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)壓力掃描數(shù)據(jù)精度的測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)洞是一種產(chǎn)生可控均勻氣流的管狀試驗(yàn)裝置。風(fēng)洞模型表面壓力分布測(cè)量試驗(yàn)(以下簡(jiǎn)稱測(cè)壓試驗(yàn))，是為了測(cè)量飛行器模型表面的壓力分布，了解繞模型的流動(dòng)特性，為飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算提供載荷數(shù)據(jù)的一種風(fēng)洞試驗(yàn)。常規(guī)的壓力分布試驗(yàn)方法是在模型表面上開許多測(cè)壓孔，測(cè)壓孔處的壓力經(jīng)相連的管路接到壓力掃描閥，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得模型表面的壓力數(shù)據(jù)。

國(guó)內(nèi)外風(fēng)洞壓力分布測(cè)量試驗(yàn)大多數(shù)都采用階梯變迎角試驗(yàn)方式，即：試驗(yàn)過(guò)程中，風(fēng)洞控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)流場(chǎng)達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)，并控制模型迎角依次運(yùn)動(dòng)到一系列預(yù)設(shè)位置，在每個(gè)預(yù)設(shè)位置處?kù)o止等待一段時(shí)間(以下簡(jiǎn)稱該時(shí)間為等待延時(shí)wt)，使測(cè)壓管內(nèi)壓力與模型表面測(cè)點(diǎn)的壓力達(dá)到平衡，控制系統(tǒng)判斷此時(shí)流場(chǎng)符合要求就會(huì)通知測(cè)壓系統(tǒng)開始采集壓力數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)調(diào)節(jié)流場(chǎng)直至符合要求并通知測(cè)壓系統(tǒng)采集壓力數(shù)據(jù)；測(cè)壓系統(tǒng)接到通知后采集、保存壓力數(shù)據(jù)并反饋給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)接到反饋后控制迎角繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)預(yù)設(shè)位置并采集數(shù)據(jù)，直至所有預(yù)設(shè)的迎角位置下的數(shù)據(jù)都采集完備，本次試驗(yàn)結(jié)束。

控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)流場(chǎng)狀態(tài)時(shí)，依據(jù)的是安裝于風(fēng)洞內(nèi)的總壓和靜壓傳感器的信號(hào)，該信號(hào)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能夠迅速反映流場(chǎng)的波動(dòng)變化。而模型表面壓力是通過(guò)細(xì)長(zhǎng)的測(cè)壓管路連接到壓力掃描閥進(jìn)行測(cè)量，由于管路存在傳輸延遲(δt)，其壓力變化相對(duì)于總壓和靜壓傳感器信號(hào)存在一定的滯后?？刂葡到y(tǒng)在t時(shí)刻判斷流場(chǎng)穩(wěn)定并通知掃描閥采集壓力時(shí)，掃描閥采集的將是t-δt時(shí)刻的模型表面壓力。

在風(fēng)洞流場(chǎng)比較穩(wěn)定時(shí)(馬赫數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)小幅波動(dòng))，只要設(shè)定的等待延時(shí)wt足夠長(zhǎng)(wt>δt)，掃描閥采集到的仍是流場(chǎng)符合要求的壓力數(shù)據(jù)，管路延遲不會(huì)對(duì)測(cè)量精度造成大的影響。但是，在風(fēng)洞流場(chǎng)不太穩(wěn)定時(shí)(馬赫數(shù)波動(dòng)超出設(shè)定范圍)，雖然控制系統(tǒng)判定t時(shí)刻流場(chǎng)滿足要求，但不能保證t-δt時(shí)刻也是滿足要求的，因此，掃描閥采集到的可能是流場(chǎng)不符合要求的壓力數(shù)據(jù)。另外，由于風(fēng)洞流場(chǎng)波動(dòng)的隨機(jī)性，造成在同一試驗(yàn)條件下多次采集的測(cè)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性精度較差，難以滿足型號(hào)試驗(yàn)的需求。這種問(wèn)題在國(guó)內(nèi)的暫沖式跨聲速風(fēng)洞中比較突出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提高風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)壓力掃描數(shù)據(jù)精度的測(cè)量方法，用以解決風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)在流場(chǎng)波動(dòng)較大的情況下模型表面壓力測(cè)量精度差的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種提高風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)壓力掃描數(shù)據(jù)精度的測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟一：從風(fēng)洞總壓和靜壓傳感器分別引出一個(gè)通氣管路，并接入掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)，管路內(nèi)徑和長(zhǎng)度與模型測(cè)壓管路一致，使其具有相同的壓力傳輸延遲；

步驟二：風(fēng)洞控制系統(tǒng)采集壓力傳感器測(cè)得的總壓p0和靜壓pct，根據(jù)馬赫數(shù)ma實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)流場(chǎng)直至符合要求，同時(shí)控制模型迎角到達(dá)預(yù)設(shè)位置；

步驟三：風(fēng)洞控制系統(tǒng)持續(xù)控制流場(chǎng)并保持模型靜止等待一段時(shí)間wt；

步驟四：風(fēng)洞控制系統(tǒng)計(jì)算此時(shí)的馬赫數(shù)ma，如果不符合要求則繼續(xù)調(diào)節(jié)流場(chǎng)直至符合要求；

步驟五：控制系統(tǒng)向掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)發(fā)送采集指令；

步驟六：掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)采集接入的總壓p0s、靜壓pcts和所有模型測(cè)點(diǎn)壓力psi(i＝1～n，n為模型表面測(cè)壓點(diǎn)數(shù))，計(jì)算馬赫數(shù)mas，并將本組數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)；

步驟七：掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)判斷馬赫數(shù)mas符合要求，則轉(zhuǎn)到步驟八；

如果掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)判斷馬赫數(shù)mas不符合要求，掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)判斷在當(dāng)前位置重復(fù)采集和判斷的次數(shù)是否超出閾值t；

如果超出閾值t，掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)從緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)中選擇馬赫數(shù)mas最優(yōu)的一組作為測(cè)壓模型在當(dāng)前位置的最終數(shù)據(jù)，記錄下當(dāng)前模型預(yù)置位置的壓力測(cè)量結(jié)果mas未達(dá)標(biāo)的信息，然后執(zhí)行步驟九。

如果未超出閾值t，系統(tǒng)重新轉(zhuǎn)到步驟六繼續(xù)執(zhí)行。

步驟八：掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)將采集的本組數(shù)據(jù)作為測(cè)壓模型在當(dāng)前位置的最終數(shù)據(jù)，并保存；

步驟九：掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)清空緩沖區(qū)并發(fā)送采集完畢信息給控制系統(tǒng)；

步驟十：控制系統(tǒng)接收到反饋信息后，本次試驗(yàn)結(jié)束。

在上述技術(shù)方案中，在步驟六中，所述緩存區(qū)是一個(gè)存儲(chǔ)空間，所述存儲(chǔ)空間的大小等于所述閾值t乘以每組掃描數(shù)據(jù)所需的存儲(chǔ)空間，用于暫時(shí)保存在當(dāng)前位置重復(fù)采集的所有數(shù)據(jù)組。

在上述技術(shù)方案中，所述步驟五中所述采集指令，可以是內(nèi)容固定的字符串，也可以是包含當(dāng)前試驗(yàn)狀態(tài)信息，且動(dòng)態(tài)生成的字符串，掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)可通過(guò)解析該字符串獲取相應(yīng)的信息。

在上述技術(shù)方案中，所述步驟九中所述反饋信息，可以是內(nèi)容固定的字符串，也可以是包含采集結(jié)果信息，且動(dòng)態(tài)生成的字符串，控制系統(tǒng)可通過(guò)解析該字符串獲取相應(yīng)的信息。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所公開的提高風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)壓力掃描數(shù)據(jù)精度的測(cè)量方法，通過(guò)增加風(fēng)洞總壓、靜壓信號(hào)的掃描閥測(cè)量管路，并根據(jù)掃描閥系統(tǒng)進(jìn)行馬赫數(shù)判斷，大幅提高了風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，解決了在流場(chǎng)波動(dòng)較大的風(fēng)洞中模型表面壓力難以進(jìn)行高精度測(cè)量的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：

圖1為風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)系統(tǒng)連接簡(jiǎn)圖；

圖2為實(shí)施例的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例，公開了一種提高風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)壓力掃描數(shù)據(jù)精度的測(cè)量方法，該方法采用的試驗(yàn)系統(tǒng)連接簡(jiǎn)圖如圖1所示，測(cè)量方法包含的步驟如圖2所示。

s201.風(fēng)洞的總壓傳感器和靜壓傳感器通常分別安裝于風(fēng)洞洞體的前室和駐室，與試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⒉惶幱谙嗤恢?。在風(fēng)洞試驗(yàn)中，為了實(shí)現(xiàn)通過(guò)掃描閥同時(shí)測(cè)量總靜壓數(shù)據(jù)，需要利用三通接頭從傳感器的壓力管路中分出一路并連接到壓力掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)。

本實(shí)施例中所述的測(cè)壓管路，一般采用內(nèi)徑0.8mm～1.0mm的塑料軟管，由于管路較細(xì)，模型表面的壓力變化傳輸?shù)綁毫呙栝y的測(cè)壓口具有一定的傳輸延遲(δt)，為了保持掃描閥測(cè)量的總靜壓信號(hào)、風(fēng)洞流場(chǎng)波動(dòng)、模型表面壓力等信號(hào)的同步性，可采用相同長(zhǎng)度和內(nèi)徑規(guī)格的軟管連接掃描閥模型測(cè)壓點(diǎn)和總靜壓傳感器。如果所用管路規(guī)格不同，則需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試或理論分析計(jì)算的方式選取合適的長(zhǎng)度或內(nèi)徑。

s202.風(fēng)洞控制系統(tǒng)按照控制周期實(shí)時(shí)采集總靜壓傳感器的測(cè)值p0和pct，并計(jì)算馬赫數(shù)ma，按照試驗(yàn)要求不斷調(diào)節(jié)流場(chǎng)，使ma穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，同時(shí)控制模型迎角到達(dá)預(yù)設(shè)位置。

所述迎角預(yù)設(shè)位置，通常是一個(gè)模型迎角角度的序列，如“-2,0,2,4,6”，風(fēng)洞控制系統(tǒng)先將模型運(yùn)動(dòng)到-2度，然后采集數(shù)據(jù)，再運(yùn)動(dòng)到0度，然后采集數(shù)據(jù)，依次類推，等模型在6度時(shí)的數(shù)據(jù)采集完畢，試驗(yàn)就結(jié)束了。

s203.在模型迎角到達(dá)預(yù)設(shè)位置后，風(fēng)洞控制系統(tǒng)持續(xù)控制流場(chǎng)并保持模型靜止等待一段時(shí)間wt。

所述等待時(shí)間wt為試驗(yàn)前設(shè)定的一個(gè)固定值，其值大于測(cè)壓管路的傳輸延遲δt。

s204.在等待延時(shí)過(guò)后，為了確保流場(chǎng)仍符合要求，風(fēng)洞控制系統(tǒng)需要再次計(jì)算此時(shí)的馬赫數(shù)ma，如果不符合要求則繼續(xù)調(diào)節(jié)流場(chǎng)直至符合要求。

s205.控制系統(tǒng)向掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)發(fā)送采集指令。指令可以是內(nèi)容固定的字符串，也可以是包含當(dāng)前試驗(yàn)狀態(tài)信息，且動(dòng)態(tài)生成的字符串，掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)可以通過(guò)解析該字符串獲取相應(yīng)的信息。

s206.掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)接收到采集指令后，采集接入的總壓p0s、靜壓pcts和所有模型測(cè)點(diǎn)壓力psi(i＝1～n，n為模型表面測(cè)壓點(diǎn)數(shù))，計(jì)算馬赫數(shù)mas，并將本組數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)。

所述緩存區(qū)，是指一個(gè)存儲(chǔ)空間，其大小等于s209中所述閾值t乘以每組掃描數(shù)據(jù)所需的存儲(chǔ)空間，用于暫時(shí)保存在當(dāng)前位置重復(fù)采集的所有數(shù)據(jù)組。

s207.掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)判斷馬赫數(shù)mas是否符合要求。符合要求則說(shuō)明已經(jīng)獲取到符合要求的壓力數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到步驟s208；不符合要求則轉(zhuǎn)到步驟s209進(jìn)一步判定。

s208.掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)將采集的本組數(shù)據(jù)作為測(cè)壓模型在當(dāng)前位置的最終數(shù)據(jù)并保存，然后轉(zhuǎn)步驟s211。

s209.掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)判斷在當(dāng)前模型預(yù)置位置已經(jīng)重復(fù)采集的次數(shù)是否超出閾值t，如果超出則轉(zhuǎn)步驟s210，如果未超出則轉(zhuǎn)到步驟s206繼續(xù)采集和判斷。

所述閾值t，是掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)預(yù)置的一個(gè)整數(shù)值，該數(shù)值限制了在每一個(gè)模型迎角位置下，重復(fù)嘗試采集壓力數(shù)據(jù)的最大次數(shù)。當(dāng)流場(chǎng)非常不穩(wěn)定時(shí)，有可能掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)計(jì)算的mas一直達(dá)不到要求，導(dǎo)致風(fēng)洞控制系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間地等待掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)的反饋，造成能源浪費(fèi)，通過(guò)閾值t可以避免這種情況。

s210.本步驟表示模型在當(dāng)前預(yù)置位置處已經(jīng)嘗試采集的次數(shù)超出了閾值t仍未獲取到mas符合要求的數(shù)據(jù)，為了節(jié)省能源，掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)此時(shí)從緩沖區(qū)中挑選mas最優(yōu)的一組數(shù)據(jù)作為當(dāng)前模型預(yù)置位置的壓力測(cè)量結(jié)果并保存，然后轉(zhuǎn)s211。

進(jìn)一步地，可以在試驗(yàn)日志中記錄當(dāng)前模型預(yù)置位置的壓力測(cè)量結(jié)果mas未達(dá)標(biāo)的警告信息，便于排查問(wèn)題。

s211.掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)清空緩沖區(qū)并將采集完畢的反饋信息發(fā)送給控制系統(tǒng)。

所述反饋信息可以是內(nèi)容固定的字符串，也可以是包含采集結(jié)果信息，且動(dòng)態(tài)生成的字符串，控制系統(tǒng)可以通過(guò)解析該字符串獲取相應(yīng)的信息。

進(jìn)一步地，掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)在清空緩沖區(qū)前，也可以將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)保存到文件，用于分析試驗(yàn)過(guò)程。

s212.控制系統(tǒng)接收到反饋信息后，如果還有其他的模型預(yù)設(shè)位置，則轉(zhuǎn)到s202重復(fù)處理，否則，本次試驗(yàn)結(jié)束。

所述步驟s202和步驟s206中所述馬赫數(shù)ma和mas是由總靜壓數(shù)據(jù)和公式(1)計(jì)算得到。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的說(shuō)明書和權(quán)利要求書及附圖中的“傳感器”、“測(cè)壓孔”、“測(cè)壓管路”或“壓力掃描閥”，其數(shù)量可以是單個(gè)或多個(gè)?？刂葡到y(tǒng)向掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)發(fā)送采集指令和掃描閥測(cè)壓系統(tǒng)反饋的采集完備指令，可以是固定的字符串，也可以是包含當(dāng)前試驗(yàn)狀態(tài)信息、動(dòng)態(tài)生成的字符串，接收方可以通過(guò)解析該字符串獲取相應(yīng)的信息。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及其任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟的過(guò)程，不必局限于清楚地列出的那些步驟，而是可以包括沒有清楚地列出的對(duì)于這些步驟所固有的其他步驟，如數(shù)據(jù)的保存步驟固然包含文件的打開和關(guān)閉步驟等。

本發(fā)明具體實(shí)施例所提供的提高風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)壓力掃描數(shù)據(jù)精度的測(cè)量方法，通過(guò)增加風(fēng)洞總壓、靜壓信號(hào)的掃描閥測(cè)量管路，并根據(jù)掃描閥系統(tǒng)進(jìn)行馬赫數(shù)判斷，大幅提高了風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，解決了在流場(chǎng)波動(dòng)較大的風(fēng)洞中模型表面壓力難以進(jìn)行高精度測(cè)量的問(wèn)題。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。