考虑摩擦力的自由振动动导数试验的数据分析方法

摘要

本发明涉及考虑摩擦力的自由振动动导数试验的数据分析方法，可从俯仰和偏航自由振动动稳定性风洞试验的试验数据中准确计算出飞行器的动稳定性导数，特别适用于系统摩擦力不可忽略的试验系统。本发明的技术方案是：首先在飞行器的振动动力学方程中添加摩擦力矩项，而后利用参数辨识技术从试验数据中辨识出相关气动参数，最后根据静态气动力与模型重力间关系建立筛选准则，获得最终的动稳定性导数数据。

主权项

一种考虑摩擦力的自由振动动导数试验的数据分析方法，包含动力学分析、气动参数估计方法和气动参数筛选准则，其特征在于，包括：步骤一、通过自由振动动稳定性导数风洞试验，测量飞行器姿态角，其中姿态角为飞行器的俯仰角或偏航角；步骤二、以系统摩擦力矩和气动力矩为标准，当摩擦力矩与气动力矩同量级或大于气动力矩时，采用模型(1)～(4)得到俯仰稳定性气动导数或偏航稳定性导数；$I\stackrel{··}{\theta }=M_A+M_d+M_f---\left(1\right)$$M_A={\mathrm{QSc}}_A[C_{M\theta }\Delta \theta +C_{M\stackrel{·}{\theta }}\frac{c_A}{V_{\infty }}\stackrel{·}{\theta }]---\left(2\right)$M_d＝‑K_dΔθ           (3)$M_f=-K_{f}sgn\left(\stackrel{·}{\theta }\right)---\left(4\right)$当姿态角为俯仰角时，θ为飞行器的通过自由振动动稳定性导数风洞试验测得的俯仰角，S为飞行器模型的俯仰方向参考面积，I为飞行器俯仰转动惯量，M_A为飞行器的俯仰气动力矩，M_d为自由振动动导数天平弹性铰链的恢复力矩，M_f为自由振动动导数系统的摩擦力矩，Q为风洞气流的动压，c_A为飞行器俯仰方向的参考长度，C_Mθ为俯仰静稳定性气动导数，Δθ为飞行器相对于平衡点的俯仰角变化量，[QSc_AC_MθΔθ]为气动恢复力矩，为气动阻尼力矩，V_∞为风洞气流速度，K_d为天平铰链的恢复力矩系数，K_f为系统摩擦力矩系数，为俯仰动稳定性导数；当姿态角为偏航角时，θ为飞行器的通过自由振动动稳定性导数风洞试验测得的偏航角，S为飞行器模型的偏航方向参考面积，I为飞行器偏航转动惯量，M_A为飞行器的偏航气动力矩，M_d为自由振动动导数天平弹性铰链的恢复力矩，M_f为自由振动动导数系统的摩擦力矩，Q为风洞气流的动压，c_A为飞行器偏航方向的参考长度，C_Mθ为偏航静稳定性气动导数，Δθ为飞行器相对于平衡点的偏航角变化量，[QSc_AC_MθΔθ]为气动恢复力矩，为气动阻尼力矩，V_∞为风洞气流速度，K_d为天平铰链的恢复力矩系数，K_f为系统摩擦力矩系数，为偏航动稳定性导数。