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高超声速飞行器脉冲风洞测力系统研究

张小庆 王琪 刘伟雄 吕金洲

张小庆, 王琪, 刘伟雄, 等. 高超声速飞行器脉冲风洞测力系统研究[J]. 实验流体力学, 2018, 32(5): 13-18. doi: 10.11729/syltlx20180029
引用本文: 张小庆, 王琪, 刘伟雄, 等. 高超声速飞行器脉冲风洞测力系统研究[J]. 实验流体力学, 2018, 32(5): 13-18. doi: 10.11729/syltlx20180029
Zhang Xiaoqing, Wang Qi, Liu Weixiong, et al. Research on the force measuring system of hypersonic vehicle in the impulse wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(5): 13-18. doi: 10.11729/syltlx20180029
Citation: Zhang Xiaoqing, Wang Qi, Liu Weixiong, et al. Research on the force measuring system of hypersonic vehicle in the impulse wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(5): 13-18. doi: 10.11729/syltlx20180029

高超声速飞行器脉冲风洞测力系统研究

doi: 10.11729/syltlx20180029
基金项目: 

高超声速冲压发动机技术重点实验室项目 STS/MY-ZY-2015-006

详细信息
    作者简介:

    张小庆(1981-), 男, 河南夏邑人, 博士, 副研究员。研究方向:高超声速飞行器设计与试验技术。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号19信箱1分箱(621000)。E-mail:mukai_zhang@126.com

    通讯作者:

    张小庆, E-mail: mukai_zhang@126.com

  • 中图分类号: V216.2

Research on the force measuring system of hypersonic vehicle in the impulse wind tunnel

  • 摘要: 吸气式高超声速飞行器具有各系统高度耦合的特点,现阶段的主要研究手段是在脉冲燃烧风洞中开展一体化飞行器带动力试验。针对脉冲燃烧风洞的特点,发展了一体化飞行器风洞试验快速测力方法。对试验模型和天平组成的测力系统进行了建模,获得了测力系统结构设计准则;采用数值仿真和锤击法获得了测力系统的模态,对试验过程中模型振动信号进行分析研究。结果表明:测力系统的振动频率满足测力要求,且其振动形式与锤击法测定模态一致。在脉冲燃烧风洞中开展的飞行器带动力试验结果表明:测力系统满足脉冲燃烧风洞测力要求,能够获得大尺度高超声速一体化飞行器气动力载荷,且满足精度要求,证明了在脉冲燃烧风洞中开展大尺度高超声速一体化飞行器技术研究的可行性。
  • 图  1  试验模型安装图

    Figure  1.  Test model setting

    图  2  试验模型结构示意图

    Figure  2.  Sketch of the test model structure

    图  3  系统结构简图

    Figure  3.  Sketch of the force measurement system

    图  4  模态测试系统图

    Figure  4.  Mode testing system

    图  5  测点及激励点位置示意图

    Figure  5.  Points of testing and excitation on the balance

    图  6  测点及激励点位置示意图

    Figure  6.  Points of testing and excitation on the model

    图  7  原始振动信号的时频图

    Figure  7.  Time-frequency diagram of original vibration data

    图  8  滤波后振动信号的时频图

    Figure  8.  Time-frequency diagram of low-pass filter

    图  9  滤波后天平信号的时频图

    Figure  9.  Time-frequency diagram of balance after low-pass filter

    图  10  飞行器带动力试验测量信号图

    Figure  10.  Powered experiment measurement signal

    表  1  天平模态测试参数

    Table  1.   Mode test parameters of balance

    阶数 频率/Hz 阻尼/% 振型描述
    1 176.980 0.098 固定框x-z平面弯曲
    2 311.370 0.270 z向平动
    3 320.420 0.041 x-y平面弯曲
    4 388.788 0.823 x轴扭转
    5 529.550 0.158 y轴扭转
    6 548.662 0.362 y-z平面弯曲
    下载: 导出CSV

    表  2  试验模型模态计算结果

    Table  2.   Mode analysis result of test model

    阶数 频率/Hz 振型描述
    1 30.949 y轴扭转
    2 41.277 z轴扭转
    3 49.269 x轴扭转
    4 76.382 横侧向平动
    5 83.766 x-y平面弯曲
    下载: 导出CSV

    表  3  试验模型模态测量结果

    Table  3.   Mode test result of test model

    阶数 频率/Hz 阻尼/% 振型描述
    1 26.180 2.583% y轴扭转
    2 39.465 3.232% x-y平面弯曲
    3 46.530 6.083% x-z平面弯曲
    4 65.429 3.257% x轴扭转
    5 102.627 1.205% 前体x-y平面弯曲
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-05
  • 修回日期:  2018-04-17
  • 刊出日期:  2018-10-25

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    2021年8月13日