CN110803295A - 一种水面飞行器船体水动导数测试***及方法 - Google Patents

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蒲锦华
左仔滨
韩小红
曹楷
史圣哲
李徐
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    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明属于水面飞行器模型水动试验领域，公开了一种水面飞行器船体水动导数测试***，包括：六自由度平台、六分力天平、拖车和水面飞行器；所述六自由度平台包含：上平台、下平台和六个电动缸；所述拖车上设置有相互平行的两个测桥；其中，所述六分力天平的下表面与水面飞行器船体的上表面连接，所述六分力天平的上表面与六自由度平台的上平台连接，所述六自由度平台的下平台与所述拖车的两个测桥连接；提供了一种测试***刚度高、模型姿态调整精度好、测试结果精度高的船体水动导数测试方法。

Description

一种水面飞行器船体水动导数测试***及方法
技术领域
本发明属于水面飞行器模型水动试验领域，尤其涉及一种水面飞行器船体水动导数测试***及方法，用于水面飞行器船体水动导数的测试。
背景技术
水面飞行器船体水动导数测量包含力和力矩的测量，因此采用六分力天平，以往的水动模型试验测试方法采用小尺寸的六分力天平固定模型，形成类似以点固定面的形式，导致测试***刚度较差，结果不准确，模型姿态也通过人工调整，调整精度难以控制，尤其对于存在横倾和纵倾姿态的复合状态，调整起来较为困难。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水面飞行器船体水动导数测试***及方法，以解决现有技术中水面飞行器船体水动导数测试精度不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
技术方案一：
一种水面飞行器船体水动导数测试***，所述***包括：六自由度平台、六分力天平、拖车和水面飞行器；
所述六自由度平台包含：上平台、下平台和六个电动缸；
所述拖车上设置有相互平行的两个测桥；
其中，所述六分力天平的下表面与水面飞行器船体的上表面连接，所述六分力天平的上表面与六自由度平台的上平台连接，所述六自由度平台的下平台与所述拖车的两个测桥连接。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：
(1)所述***还包括转接装置；
所述转接装置连接在所述飞行器船体的上表面与所述六分力天平的下表面之间，且所述转接装置的长度大于所述六分力天平的长度。
(2)所述六自由度平台的轴线与拖车的前进方向一致；且所述六分力天平的轴线与拖车的前进方向一致。
(3)所述六分力天平的尺寸为203×559×79.25mm。
技术方案二：
一种水面飞行器船体水动导数测试方法，所述方法应用于如技术方案一所述的***中，所述方法包括：
将水面飞行器水动导数测试***置于水中；
将水面飞行器船体的姿态调整为无横倾、无纵倾、断阶吃水为零的初始状态，并记录水面飞行器船体在所述初始状态下时，所述六分力天平的初始测试数据，所述六分力天平的初始测试数据为X、Y、Z三个方向的力和力矩；
将水面飞行器船体的姿态调整为试验状态，并记录水面飞行器船体在所述试验状态下时，所述六分力天平的第一试验测试数据，所述六分力天平的第一试验测试数据为X、Y、Z三个方向的力和力矩；
设定拖车的试验速度，当拖车速度为试验速度并持续预设时间段后，采集六分力天平的第二试验测试数据，所述六分力天平的第二试验测试数据为X、Y、Z三个方向的力和力矩；
根据所述六分力天平的初始测试数据、第一试验测试数据、第二试验测试数据以及拖车的试验速度，确定所述水面飞行器船体在所述试验状态以及试验速度下的水动导数。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：
(1)所述水面飞行器船体的试验状态是指给定水面飞行器船体的横倾角、纵倾角，以及水面飞行器船体为断阶吃水的状态。
(2)，所述预设时间段至少为10秒。
(3)，通过六自由度平台中的六个电动缸调整水面飞行器船体的姿态。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明技术方案提供一种测试***刚度高、模型姿态调整精度好、测试结果精度高的船体水动导数测试方法；对于计算分析水面飞行器水面滑行操纵性具有重要意义，可降低型号研制风险，节省研制成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种水面飞行器船体水动导数测试***的结构示意图；
图中：1为拖车上的两个平行测桥，2为电动缸，3为六分力平台的上平台，4为六分力天平，5为转接装置，6为水面飞行器船体，7为六分力平台的下平台。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例采用六自由度平台进行水面飞行器船体模型姿态的精度控制，大尺度六分力天平与水面飞行器船体模型连接，测量水面飞行器船体模型受到的水动力和力矩。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种水面飞行器船体水动导数测试***的结构示意图。
1)测试***安装
首先将六自由度平台的下平台7与试验拖车的两个平行测桥1连接，保证六自由度平台的轴线与拖车前进方向一致；然后将大尺度六分力天平4与六自由度平台的上平台3连接，连接时保证六分力天平的轴线与拖车前进方向一致；最后将水面飞行器船体模型与六分力天平连接。
在此需要注意的是，若水面飞行器船体模型相对六分力天平来说尺度太大，则需要安装转接装置5，以保证水面飞行器船体模型与六分力天平的刚性连接，防止水面飞行器船体模型受到水动力作用时晃动或出现非预期的***结构形变。
2)测试过程
(a)采集***零点
将水面飞行器船体模型姿态调整至无横倾和纵倾，断阶吃水为零，记录当前六分力天平的测试数据，然后***清零。
(b)采集试验前零点
通过控制***调节六自由度平台电动缸2的伸缩，调整水面飞行器船体模型的横倾角、俯仰角和断阶吃水到试验状态，采集记录当前状态的六分力天平的测试数据，然后***清零。
(c)拖曳测试
完成以上两步后，启动试验拖车，同时开始采集六分力天平的数据；当拖车速度达到试验速度时，保持拖车速度稳定至少10s，完成六分力天平的数据采集后，停止拖车。
(d)返回船坞
调节六自由度平台将水面飞行器船体模型升到水面以上，拖车返回到船坞。
(e)重复(b)～(d)过程，直至所有测试状态完成。
3)数据分析
基于水面飞行器船体模型的横倾角、俯仰角、断阶吃水和拖车速度等变量，择取测试数据计算出水面飞行器船体模型在对应试验状态的水动导数。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种水面飞行器船体水动导数测试***，其特征在于，所述***包括：六自由度平台、六分力天平、拖车和水面飞行器；
所述六自由度平台包含：上平台、下平台和六个电动缸；
所述拖车上设置有相互平行的两个测桥；
其中，所述六分力天平的下表面与水面飞行器船体的上表面连接，所述六分力天平的上表面与六自由度平台的上平台连接，所述六自由度平台的下平台与所述拖车的两个测桥连接。
2.根据权利要求1所述的一种水面飞行器船体水动导数测试***，其特征在于，所述***还包括转接装置；
所述转接装置连接在所述飞行器船体的上表面与所述六分力天平的下表面之间，且所述转接装置的长度大于所述六分力天平的长度。
3.根据权利要求1所述的一种水面飞行器船体水动导数测试***，其特征在于，所述六自由度平台的轴线与拖车的前进方向一致；且所述六分力天平的轴线与拖车的前进方向一致。
4.根据权利要求1所述的一种水面飞行器水动导数测试***，其特征在于，所述六分力天平的尺寸为203×559×79.25mm。
5.一种水面飞行器船体水动导数测试方法，所述方法应用于如权利要求1-4中任一项所述的***中，其特征在于，所述方法包括：
将水面飞行器水动导数测试***置于水中；
将水面飞行器船体的姿态调整为无横倾、无纵倾、断阶吃水为零的初始状态，并记录水面飞行器船体在所述初始状态下时，所述六分力天平的初始测试数据，所述六分力天平的初始测试数据为X、Y、Z三个方向的力和力矩；
将水面飞行器船体的姿态调整为试验状态，并记录水面飞行器船体在所述试验状态下时，所述六分力天平的第一试验测试数据，所述六分力天平的第一试验测试数据为X、Y、Z三个方向的力和力矩；
设定拖车的试验速度，当拖车速度为试验速度并持续预设时间段后，采集六分力天平的第二试验测试数据，所述六分力天平的第二试验测试数据为X、Y、Z三个方向的力和力矩；
根据所述六分力天平的初始测试数据、第一试验测试数据、第二试验测试数据以及拖车的试验速度，确定所述水面飞行器船体在所述试验状态以及试验速度下的水动导数。
6.根据权利要求5所述的一种水面飞行器船体水动导数测试方法，其特征在于，所述水面飞行器船体的试验状态是指给定水面飞行器船体的横倾角、纵倾角，以及水面飞行器船体为断阶吃水的状态。
7.根据权利要求5所述的一种水面飞行器船体水动导数测试方法，其特征在于，所述预设时间段至少为10秒。
8.根据权利要求5所述的一种水面飞行器船体水动导数测试方法，其特征在于，通过六自由度平台中的六个电动缸调整水面飞行器船体的姿态。
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