[发明专利]飞行器气动伺服弹性地面模拟试验系统

权利要求书

1.一种试验飞行器的气动伺服弹性地面模拟系统，其特征在于包括：

在所述试验飞行器(4)的多个预定测量点处设置角度传感器和速度传感器(5)，用于实时采集所述测量点处的当地倾角 和垂向速度 

气动力数值计算模块(2)，用于根据所述当地倾角 和垂向速度 计算所述试验飞行器的非定常气动力；

气动力模拟加载模块(3)，用于将模拟非定常气动力加载于所述试验飞行器(4)的相应位置，

其中

所述气动力模拟加载模块(3)包括多个激振器(7)，

所述激振器的激振力由气动力数值计算模块(2)输出信号控制，

所述气动力数值计算模块(2)以角度传感器和速度传感器(5)的信号为输入，根据空气动力学理论和气动力计算方法得到与所述试验飞行器的运动有关的非定常气动力；所述试验飞行器所受的非定常气动力是由激振器(7)的力输出模拟加载的。

2.根据权利要求1所述的气动伺服弹性地面模拟系统，其特征在于，所述试验飞行器通过橡胶绳(8)进行悬挂，用以模拟所述试验飞行器在空中飞行时的“自由-自由”边界条件；橡胶绳的长度和弹性系数需进行计算和设计，以尽量减小悬挂系统对试验飞行器耦合模态的附加影响；激振器(7)的数量及其在试验飞行器上加载位置的选取需参考飞行器的弹性模态阵型、飞行器的气动外形以及定常气动力分布情况而确定；而速度传感器(5)的数量及其在试验飞行器上的安装位置则由激振器的数量及加载位置确定。

3.根据权利要求1所述的气动伺服弹性地面模拟系统，其特征在于，气动力数值计算模块(2)和气动力模拟加载模块(3)均基于对真实飞行器对象(4)运动信号和结构振动信号的实时测量，避免了常规有限元建模方法引入的大量简化假设，无需建立控制增稳系统的仿真模型，不仅可以大大减少工作量，而且可以完全考虑真实飞行器结构和控制系统中各种复杂的非线性因素。

4.一种试验飞行器的气动伺服弹性地面模拟方法，其中所述试验飞行器用弹性绳悬挂以模拟真实飞行时的“自由-自由”边界条件，且在所述试验飞行器的多个预定测量点处设置角度传感器和速度传感器，其特征在于包括： 

通过上述角度传感器和速度传感器，实时采集所述测量点处的当地倾角 和垂向速度 

根据给定的飞行状态数据ρ、V以及已有风洞试验数据 根据气动导数法，计算加载点处非定常压差Δp(x，y，t)，

将计算得到的所述非定常压差作为输入指令驱动相应激振器工作，以实现非定常气动力的模拟加载，

所述气动导数法得到的全弹各气动分段的非定常压差为：

其中：

Δp(x，y，t)为压心坐标为(x，y)处的在t时刻的非定常压差；

ρ为大气密度；

V为试验飞行器的飞行速度；

为风洞试验得到的分段定常气动导数；

为试验飞行器振动时的当地倾角；

为试验飞行器的振动时当地垂向速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于进一步包括：

在进行所述实时采集之前，对所述试验飞行器施加一定微小初始扰动，观察所述角度传感器和速度传感器的输出响应；

在上述输出响应收敛的情况下，逐渐增大对所述试验飞行器的控制增益，直至观察到所述角度传感器和速度传感器的输出为等幅振荡，并将此时对应的控制增益确定为临界增益；

将初始增益至临界增益的放大倍数确定为对应所述试验飞行器在试验对应的飞行状态下的气动伺服弹性稳定裕度。