CN115575074A - 一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法 - Google Patents

一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法 Download PDF

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CN115575074A CN202211575688.7A CN202211575688A CN115575074A CN 115575074 A CN115575074 A CN 115575074A CN 202211575688 A CN202211575688 A CN 202211575688A CN 115575074 A CN115575074 A CN 115575074A
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Abstract

本发明属于实验空气动力学领域，公开了一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法。本发明的高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法包括以下步骤：安装通气模型；安装测压耙；连接压力测量设备；进行高速风洞试验；计算来流静压；计算内流道出口马赫数；计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度。本发明的高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法，能够提供可靠的内阻测量不确定度，进而提高高速风洞试验结果可靠性，具有工程应用价值。

Description

一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法
技术领域
本发明属于实验空气动力学领域，具体涉及一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法。
背景技术
众所周知，气动性能是评判飞行器性能的重要标准。对于具有复杂进排气***的飞行器而言，在气动设计的早期就要对进排气***外形进行优化设计，为了提高设计效率并降低设计成本，在工程上进排气***外形的选型和优化都不考虑动力影响。为了尽可能保证飞行器内、外流场相似，目前多数飞行器在开展高速风洞试验时一般采用模拟内流道的通气模型，而不采用堵锥的形式，以减少内、外流场干扰。
在通气模型高速风洞试验中，内流道产生了一定的阻力，但在真实飞行器的阻力构成中，内流道壁面产生的阻力是不计入全机气动阻力里的，在进行全机升阻特性分析时应该扣除这部分阻力。因此，对于具有复杂进排气***的飞行器模型，通常按照如下方式开展高速风洞测力试验：采用单天平测量全模气动力，同时测量通气模型内流道出口截面气流参数，根据管流动量变化确定作用在内流道壁面的非模拟力（内阻），并从全模气动力中扣除，从而得到待测飞行器气动特性。
根据管流动量变化确定内阻的试验方法，是通气模型测力试验的关键。然而，现有内阻测量方法均未对其测量结果的不确定度进行评估，导致无法评估高速风洞试验结果可靠性，进一步限制了飞行器升/阻力系数、舵面效率、部件特性等气动参数的可靠性评估，严重制约了飞行器的安全性与经济性。
当前，亟需发展一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通过高速风洞试验，研究内阻测量结果不确定度评估方法，建立一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法。
本发明的高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法，包括以下步骤：
S10.安装通气模型；
将通气模型与天平、腹支撑装置连接，将腹支撑装置安装在高速风洞弯刀机构上；
S20.安装测压耙；
将假尾支安装在测力中部支架上，并将测压耙固定在假尾支上，保证测压耙的测压剖面与通气模型内流道出口截面重合；
S30.连接压力测量设备；
将测压耙的钢管通过软管连接到压力测量设备上；
S40.进行高速风洞试验；
开启高速风洞，在来流马赫数
Figure 662787DEST_PATH_IMAGE001
下，待流场稳定后，利用压力测量设备采集测压耙测量的通气模型的内流道出口总压
Figure 245078DEST_PATH_IMAGE002
和内流道出口静压
Figure 639151DEST_PATH_IMAGE003
，并同步测量风洞稳定段总压
Figure 332300DEST_PATH_IMAGE004
；
S50.计算来流静压
Figure 377485DEST_PATH_IMAGE005
；
根据来流马赫数
Figure 130678DEST_PATH_IMAGE001
和风洞稳定段总压
Figure 746467DEST_PATH_IMAGE004
，计算来流静压
Figure 243307DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 910043DEST_PATH_IMAGE006
；
S60.计算内流道出口马赫数
Figure 834137DEST_PATH_IMAGE007
；
根据内流道出口总压
Figure 937222DEST_PATH_IMAGE002
和内流道出口静压
Figure 237753DEST_PATH_IMAGE003
计算内流道出口马赫数
Figure 991952DEST_PATH_IMAGE007
：
当
Figure 86947DEST_PATH_IMAGE008
时，内流道出口处为亚声速流动，
Figure 677328DEST_PATH_IMAGE009
；
当
Figure 515971DEST_PATH_IMAGE010
时，内流道出口处为超声速流动，
Figure 888790DEST_PATH_IMAGE011
；
S70.计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度
Figure 154686DEST_PATH_IMAGE012
；
根据高速风洞通气模型内阻计算公式：
Figure 232364DEST_PATH_IMAGE013
计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度为：
Figure 609118DEST_PATH_IMAGE014
式中：
Figure 337909DEST_PATH_IMAGE015
为通气模型内阻，
Figure 977969DEST_PATH_IMAGE016
为通气模型内流道出口面积，
Figure 339680DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure 520126DEST_PATH_IMAGE015
的不确定度，
Figure 870467DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 478166DEST_PATH_IMAGE001
的不确定度，
Figure 264856DEST_PATH_IMAGE018
为
Figure 248992DEST_PATH_IMAGE007
的不确定度，
Figure 155637DEST_PATH_IMAGE019
为
Figure 934238DEST_PATH_IMAGE005
的不确定度，
Figure 208224DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 527210DEST_PATH_IMAGE003
的不确定度。
进一步地，所述的步骤S70的计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度
Figure 786897DEST_PATH_IMAGE012
中的各单项不确定度的计算方法如下：
S71.
Figure 736398DEST_PATH_IMAGE021
的计算方法；
Figure 763260DEST_PATH_IMAGE017
由高速风洞马赫数控制精度给出，对应的系数
Figure 72887DEST_PATH_IMAGE021
计算方法如下：
Figure 501595DEST_PATH_IMAGE022
；
S72.
Figure 621997DEST_PATH_IMAGE023
的计算方法；
Figure 870576DEST_PATH_IMAGE018
由下式给出：
Figure 531365DEST_PATH_IMAGE024
，
其中，
Figure 565311DEST_PATH_IMAGE025
为
Figure 856615DEST_PATH_IMAGE002
的不确定度，
Figure 326911DEST_PATH_IMAGE025
由测量内流道出口总压
Figure 994652DEST_PATH_IMAGE002
的压力传感器的量程
Figure 381640DEST_PATH_IMAGE026
和精度决定，
Figure 843845DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 863754DEST_PATH_IMAGE020
由测量内流道出口静压
Figure 191312DEST_PATH_IMAGE003
的压力传感器的量程
Figure 183538DEST_PATH_IMAGE028
和精度决定，
Figure 65913DEST_PATH_IMAGE029
；
当
Figure 245221DEST_PATH_IMAGE008
时，
Figure 254766DEST_PATH_IMAGE030
；
所以：
Figure 898236DEST_PATH_IMAGE031
；
当
Figure 718556DEST_PATH_IMAGE010
时，
Figure 650740DEST_PATH_IMAGE032
所以：
Figure 463975DEST_PATH_IMAGE033
，
其中，
Figure 165215DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 389392DEST_PATH_IMAGE018
对应的系数
Figure 808872DEST_PATH_IMAGE023
计算方法如下：
Figure 160219DEST_PATH_IMAGE035
；
S73.
Figure 981544DEST_PATH_IMAGE036
的计算方法；
Figure 164174DEST_PATH_IMAGE019
由下式给出：
Figure 867688DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，风洞稳定段总压
Figure 22726DEST_PATH_IMAGE004
的不确定度
Figure 698558DEST_PATH_IMAGE038
由测量
Figure 280849DEST_PATH_IMAGE004
的压力传感器的量程
Figure 924189DEST_PATH_IMAGE039
和精度决定，
Figure 351759DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 147677DEST_PATH_IMAGE017
由高速风洞马赫数控制精度给出：
Figure 635290DEST_PATH_IMAGE041
；
所以：
Figure 313396DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 233073DEST_PATH_IMAGE019
对应的系数
Figure 883497DEST_PATH_IMAGE036
计算方法如下：
Figure 56858DEST_PATH_IMAGE043
；
S74.
Figure 159943DEST_PATH_IMAGE044
的计算方法；
Figure 991633DEST_PATH_IMAGE020
对应的系数
Figure 762143DEST_PATH_IMAGE044
计算方法如下：
Figure 591559DEST_PATH_IMAGE045
。
本发明的高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法，能够提供可靠的内阻测量不确定度，进而提高高速风洞试验结果可靠性，具有工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例的高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法，包括以下步骤：
S10.安装通气模型；
将通气模型与天平、腹支撑装置连接，将腹支撑装置安装在高速风洞弯刀机构上；
S20.安装测压耙；
将假尾支安装在测力中部支架上，并将测压耙固定在假尾支上，保证测压耙的测压剖面与通气模型内流道出口截面重合；
S30.连接压力测量设备；
将测压耙的钢管通过软管连接到压力测量设备上；
S40.进行高速风洞试验；
开启高速风洞，在来流马赫数
Figure 929743DEST_PATH_IMAGE001
下，待流场稳定后，利用压力测量设备采集测压耙测量的通气模型的内流道出口总压
Figure 768386DEST_PATH_IMAGE002
和内流道出口静压
Figure 393402DEST_PATH_IMAGE003
，并同步测量风洞稳定段总压
Figure 456036DEST_PATH_IMAGE004
；
S50.计算来流静压
Figure 533713DEST_PATH_IMAGE005
；
根据来流马赫数
Figure 159736DEST_PATH_IMAGE001
和风洞稳定段总压
Figure 373679DEST_PATH_IMAGE004
，计算来流静压
Figure 810477DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 375450DEST_PATH_IMAGE006
；
S60.计算内流道出口马赫数
Figure 352634DEST_PATH_IMAGE007
；
根据内流道出口总压
Figure 437396DEST_PATH_IMAGE002
和内流道出口静压
Figure 45094DEST_PATH_IMAGE003
计算内流道出口马赫数
Figure 831785DEST_PATH_IMAGE007
：
当
Figure 815921DEST_PATH_IMAGE008
时，内流道出口处为亚声速流动，
Figure 253725DEST_PATH_IMAGE009
；
当
Figure 32325DEST_PATH_IMAGE010
时，内流道出口处为超声速流动，
Figure 368628DEST_PATH_IMAGE011
；
S70.计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度
Figure 890877DEST_PATH_IMAGE012
；
根据高速风洞通气模型内阻计算公式：
Figure 199498DEST_PATH_IMAGE013
计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度为：
Figure 896802DEST_PATH_IMAGE046
式中：
Figure 923664DEST_PATH_IMAGE015
为通气模型内阻，
Figure 718445DEST_PATH_IMAGE016
为通气模型内流道出口面积，
Figure 881573DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure 516822DEST_PATH_IMAGE015
的不确定度，
Figure 562139DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 426190DEST_PATH_IMAGE001
的不确定度，
Figure 709403DEST_PATH_IMAGE018
为
Figure 708DEST_PATH_IMAGE007
的不确定度，
Figure 221736DEST_PATH_IMAGE019
为
Figure 889477DEST_PATH_IMAGE005
的不确定度，
Figure 27198DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 286141DEST_PATH_IMAGE003
的不确定度。
进一步地，所述的步骤S70的计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度
Figure 509311DEST_PATH_IMAGE012
中的各单项不确定度的计算方法如下：
S71.
Figure 964432DEST_PATH_IMAGE021
的计算方法；
Figure 956659DEST_PATH_IMAGE017
由高速风洞马赫数控制精度给出，对应的系数
Figure 589766DEST_PATH_IMAGE021
计算方法如下：
Figure 565812DEST_PATH_IMAGE047
；
S72.
Figure 57580DEST_PATH_IMAGE023
的计算方法；
Figure 904313DEST_PATH_IMAGE018
由下式给出：
Figure 708321DEST_PATH_IMAGE024
，
其中，
Figure 906084DEST_PATH_IMAGE025
为
Figure 703008DEST_PATH_IMAGE002
的不确定度，
Figure 669827DEST_PATH_IMAGE025
由测量内流道出口总压
Figure 910315DEST_PATH_IMAGE002
的压力传感器的量程
Figure 329795DEST_PATH_IMAGE026
和精度决定，
Figure 477880DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 49938DEST_PATH_IMAGE020
由测量内流道出口静压
Figure 461328DEST_PATH_IMAGE003
的压力传感器的量程
Figure 102525DEST_PATH_IMAGE028
和精度决定，
Figure 991983DEST_PATH_IMAGE029
；
当
Figure 182662DEST_PATH_IMAGE008
时，
Figure 561691DEST_PATH_IMAGE030
；
所以：
Figure 955763DEST_PATH_IMAGE031
；
当
Figure 648912DEST_PATH_IMAGE010
时，
Figure 913672DEST_PATH_IMAGE032
所以：
Figure 414667DEST_PATH_IMAGE033
，
其中，
Figure 296035DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 792876DEST_PATH_IMAGE018
对应的系数
Figure 240037DEST_PATH_IMAGE023
计算方法如下：
Figure 898552DEST_PATH_IMAGE048
；
S73.
Figure 516484DEST_PATH_IMAGE036
的计算方法；
Figure 285857DEST_PATH_IMAGE019
由下式给出：
Figure 56367DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，风洞稳定段总压
Figure 151362DEST_PATH_IMAGE004
的不确定度
Figure 492475DEST_PATH_IMAGE038
由测量
Figure 331118DEST_PATH_IMAGE004
的压力传感器的量程
Figure 690556DEST_PATH_IMAGE039
和精度决定，
Figure 753189DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 830867DEST_PATH_IMAGE017
由高速风洞马赫数控制精度给出：
Figure 722468DEST_PATH_IMAGE041
；
所以：
Figure 936412DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 373210DEST_PATH_IMAGE019
对应的系数
Figure 938183DEST_PATH_IMAGE036
计算方法如下：
Figure 915366DEST_PATH_IMAGE043
；
S74.
Figure 997199DEST_PATH_IMAGE044
的计算方法；
Figure 604897DEST_PATH_IMAGE020
对应的系数
Figure 657167DEST_PATH_IMAGE044
计算方法如下：
Figure 110145DEST_PATH_IMAGE045
。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，本发明公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10.安装通气模型；
将通气模型与天平、腹支撑装置连接，将腹支撑装置安装在高速风洞弯刀机构上；
S20.安装测压耙；
将假尾支安装在测力中部支架上，并将测压耙固定在假尾支上，保证测压耙的测压剖面与通气模型内流道出口截面重合；
S30.连接压力测量设备；
将测压耙的钢管通过软管连接到压力测量设备上；
S40.进行高速风洞试验；
开启高速风洞，在来流马赫数
Figure 59628DEST_PATH_IMAGE001
下，待流场稳定后，利用压力测量设备采集测压耙测量的通气模型的内流道出口总压
Figure 599937DEST_PATH_IMAGE002
和内流道出口静压
Figure 97783DEST_PATH_IMAGE003
，并同步测量风洞稳定段总压
Figure 165097DEST_PATH_IMAGE004
；
S50.计算来流静压
Figure 245048DEST_PATH_IMAGE005
；
根据来流马赫数
Figure 536352DEST_PATH_IMAGE001
和风洞稳定段总压
Figure 22959DEST_PATH_IMAGE004
，计算来流静压
Figure 690701DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 156317DEST_PATH_IMAGE006
；
S60.计算内流道出口马赫数
Figure 389763DEST_PATH_IMAGE007
；
根据内流道出口总压
Figure 612934DEST_PATH_IMAGE002
和内流道出口静压
Figure 818787DEST_PATH_IMAGE003
计算内流道出口马赫数
Figure 607752DEST_PATH_IMAGE007
：
当
Figure 506438DEST_PATH_IMAGE008
时，内流道出口处为亚声速流动，
Figure 466172DEST_PATH_IMAGE009
；
当
Figure 210137DEST_PATH_IMAGE010
时，内流道出口处为超声速流动，
Figure 322450DEST_PATH_IMAGE011
；
S70.计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度
Figure 126458DEST_PATH_IMAGE012
；
根据高速风洞通气模型内阻计算公式：
Figure 809374DEST_PATH_IMAGE013
计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度为：
Figure 357030DEST_PATH_IMAGE014
式中：
Figure 510800DEST_PATH_IMAGE015
为通气模型内阻，
Figure 751288DEST_PATH_IMAGE016
为通气模型内流道出口面积，
Figure 856254DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure 207601DEST_PATH_IMAGE015
的不确定度，
Figure 825664DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 237054DEST_PATH_IMAGE001
的不确定度，
Figure 143830DEST_PATH_IMAGE018
为
Figure 282556DEST_PATH_IMAGE007
的不确定度，
Figure 958388DEST_PATH_IMAGE019
为
Figure 540679DEST_PATH_IMAGE005
的不确定度，
Figure 934752DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 378633DEST_PATH_IMAGE003
的不确定度。
2.根据权利要求1所述的高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法，其特征在于，所述的步骤S70的计算高速风洞通气模型内阻测量不确定度中的各单项不确定度
Figure 705710DEST_PATH_IMAGE012
的计算方法如下：
S71.
Figure 458902DEST_PATH_IMAGE021
的计算方法；
Figure 340270DEST_PATH_IMAGE017
由高速风洞马赫数控制精度给出，对应的系数
Figure 571532DEST_PATH_IMAGE021
计算方法如下：
Figure 297655DEST_PATH_IMAGE022
；
S72.
Figure 956169DEST_PATH_IMAGE023
的计算方法；
Figure 308522DEST_PATH_IMAGE018
由下式给出：
Figure 343474DEST_PATH_IMAGE024
，
其中，
Figure 113984DEST_PATH_IMAGE025
为
Figure 943400DEST_PATH_IMAGE002
的不确定度，
Figure 550093DEST_PATH_IMAGE025
由测量内流道出口总压
Figure 185473DEST_PATH_IMAGE002
的压力传感器的量程
Figure 544910DEST_PATH_IMAGE026
和精度决定，
Figure 810807DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 888484DEST_PATH_IMAGE020
由测量内流道出口静压
Figure 514506DEST_PATH_IMAGE003
的压力传感器的量程
Figure 994029DEST_PATH_IMAGE028
和精度决定，
Figure 430827DEST_PATH_IMAGE029
；
当
Figure 792538DEST_PATH_IMAGE008
时，
Figure 972984DEST_PATH_IMAGE030
；
所以：
Figure 54816DEST_PATH_IMAGE031
；
当
Figure 600198DEST_PATH_IMAGE010
时，
Figure 901735DEST_PATH_IMAGE032
所以：
Figure 354713DEST_PATH_IMAGE033
，
其中
Figure 808828DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 587428DEST_PATH_IMAGE018
对应的系数
Figure 877726DEST_PATH_IMAGE023
计算方法如下：
Figure 196712DEST_PATH_IMAGE035
；
S73.
Figure 505334DEST_PATH_IMAGE036
的计算方法；
Figure 454835DEST_PATH_IMAGE019
由下式给出：
Figure 950539DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，风洞稳定段总压
Figure 525745DEST_PATH_IMAGE004
的不确定度
Figure 688873DEST_PATH_IMAGE038
由测量
Figure 606014DEST_PATH_IMAGE004
的压力传感器的量程
Figure 120172DEST_PATH_IMAGE039
和精度决定，
Figure 984223DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 749660DEST_PATH_IMAGE017
由高速风洞马赫数控制精度给出：
Figure 40964DEST_PATH_IMAGE041
；
所以：
Figure 776839DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 444581DEST_PATH_IMAGE019
对应的系数
Figure 113459DEST_PATH_IMAGE036
计算方法如下：
Figure 90511DEST_PATH_IMAGE043
；
S74.
Figure 313682DEST_PATH_IMAGE044
的计算方法；
Figure 253957DEST_PATH_IMAGE020
对应的系数
Figure 246183DEST_PATH_IMAGE044
计算方法如下：
Figure 895602DEST_PATH_IMAGE045
。
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