南航2号(NH-2)低速风洞等四项科技成果通过技术鉴定

今年十月廿三日至廿六日航空工业部科技局在南京召开了科技成果鉴定会,对我院下列四项成果进行了技术鉴定: (1) “NH-2”双试验段闭口单回流低速风洞; (2) 二元低速低紊流度风洞; (3) 附面层精密测控系统; (4) M-1型表面热膜。     

亚、跨、超音速风洞控制系统

利用ＰＣ总线工业控制计算机及有关功能组件，组成ＨＧ－４亚、跨、超音速风洞控制系统，实现超音速总压Ｐ０及亚、跨音速马赫数Ｍ自动调节，进一步提高吹风过程自动化。     

4米×3米低速风洞模型姿态角控制系统

本文介绍了中国空气动力研究与发展中心低速所4米×3米低速风洞模型姿态角控制系统的设计思想、构成、控制方式、工作过程,运行功能及特点,以及达到的主要技术指标等。该系统采用以主控微计算机系统和前位机系统为核心的多闭环直流伺服控制的方式,是一个完整独立的控制系统,同时,它又接受上位机的指挥,作为风洞分布式测控处系统的子系统而工作。它在控制方式、分布式系统子系统组成、机械天平和上转盘、下转盘高度准确地同步运行以及功能完善等方面作了全新的尝试。     

风洞稳速压模糊控制系统

介绍西北工业大学ＮＦ－３低速翼型风洞稳速压控制系统的结构、控制原理和性能特点,由于采用了先进的模糊控制技术,传感器实时校准和变系数程控技术,解决了速压系统不建模自动调节,速压过程参数变化自适应和测量、控制、数据处理一体化等技术关键,使风洞速压控制达到高效和高品质性能。     

壁压法在NH-2风洞中的应用

本文介绍了一种由Hackett在1981年提出的利用测量风洞壁面静压来进行大迎角、大堵塞洞壁干扰修正的方法,并用该方法编写了Fortran程序。对四个几何相似不同尺寸的模型,在NH-2风洞中进行了试验,试验和计算的结果表明,堵塞度从1.56％到16.7％的四个模型,其升力系数和阻力系数经洞壁干扰修正后非常接近。但必须指出,对于带平衡缝的闭口回流风洞,从壁面测量所得到的静压必须加以修正,才能成功地应用这种方法。     

NH-2风洞主动力微机速压控制原理

NH-2风洞主动力微机速压控制系统,是用微机控制大型高精度直流电动机的无级调速系统。系统中应用转速和速压的模拟量双闭环反馈的自动调节及速压监控调节(数字量调节)的特殊调节方法,解决了大延时的速压参数的高精度控制。本文扼要介绍其控制原理及性能。     

大型低速翼型风洞侧壁边界层控制系统研制

介绍了NF-3大型低速翼型风洞多喷嘴级联吹气侧壁边界层控制系统的结构和原理.为验证本系统的功能和性能,采用侧壁吹气方案并使用增量式PID控制算法进行气源压力的控制,对具有增升装置的GAW-1翼型进行了侧壁边界层吹除试验研究.试验结果表明:(1)使用侧壁吹气系统后翼型模型中间截面最大升力系数由2.79增加到2.84,增加幅度1.8%,且模型端面截面的升力系数与中间截面的升力系数基本上相等;(2)利用增量式PID控制算法对气源压力的精确控制较好地完成了风洞侧壁吹气功能,改善了翼型表面流动,减小了侧壁边界层对翼型试验结果的影响.     

低速风洞大攻角张线式支撑系统

介绍了用于ＣＡＲＤＣ－Φ３．２ｍ亚声速风洞的大攻角张线式支撑系统的组成,试验装置的结构及其特点,给出了模型考核试验和支架干扰试验的主要结果,并进行了简要的讨论。试验表明：本支撑系统具有可试验的攻角和侧滑角范围大,支撑干扰小,控制和测量精度高,支撑刚度好等特点。     

高速风洞航空弹射座椅大攻角大侧滑角试验技术研究

在ＦＬ－２４风洞中进行了试验Ｍ数为０．６０、０．９０及１．２０，攻角为０°～３６０°，侧滑角为０°～－９０°，试验雷诺数为（２．８～５．４）×１０６的高速风洞航空弹射座椅试验技术研究。结果表明，本项试验技术是可行的，所得航空弹射座椅的气动特性变化规律合理，试验数据可靠，量值可信，可用于航空弹射座椅的性能估算及飞行轨迹计算。     

风洞供气控制系统数字阀的设计与应用

随着风洞供气试验所需的指标越发苛刻,模拟调节阀已经无法满足要求,同时针对目前PCM数字阀和PWM数字阀存在的缺陷,提出了一种PCM+PWM数字阀,通过PCM数字阀提供基准流量,PWM数字阀在基准流量的基础上再进行脉宽调节,以满足供气试验的要求。文中介绍了数字阀的研究现状、设计指标、喷嘴的类型选择和结构设计、喉道面积的分配、电磁阀参数计算和型号选择,以及基于PID的流量调节运算方法,并通过多次调试、优化参数,性能测试,最终开展了多项供气试验。试验结果表明,数字阀在风洞供气控制系统中的应用是成功的,试验流量绝对控制精度优于±3g/s,且响应时间短、调节范围宽和可靠稳定等特点为风洞供气试验提供了强有力的支撑。     

扩散角对汽车风洞扩散段流动的影响

传统的汽车风洞设计一般参考现有风洞的设计经验和沿用工程估算方法.扩散段是汽车风洞的主要部件之一,它的设计经验和估算方法通常基于均匀来流.笔者采用v2f湍流模型研究两种非均匀来流工况下,不同扩散角对扩散段流动的影响.模型风洞扩散段出口速度分布的数值模拟结果与试验结果的一致性表明:使用v2f湍流模型能够真实反映扩散段流动特性.与均匀来流相比,非均匀来流大幅度增加扩散段总压损失因数,约增加420%.壁面摩擦损失和流动分离损失的相互作用使风洞扩散段在某一扩散角下存在最小总压损失因数,且扩散段进口速度不均匀度越大,最优扩散角越大.     

微型计算机用于跨声速翼型风洞前室总压控制系统

西北工业大学跨声速翼型风洞(TAWX)前室总压自动控制系统采用直接数字控制(DDC)方式,成功地完成了该风洞总压自动调节的方案设计和程序软件的设计与调试工作。该总压调节系统首次把 FANUC-BESK 新型电力拖动装置用于风洞调压电力驱动装置,并与 TP-801单板机联调成功,实现了 PID 控制规律的复杂调节过程,共各项技术指标均已达到了“7210”指标的上限。经一年多的使用考验,工作稳定可靠,性能良好,操作方便,维护简单。本文扼要介绍了总压调节的实现过程,并从实用的角度出发,着重阐述了微型计算机用于风洞自动控制方面的优越性。     

视频测量方法在风洞模型姿态角测量中的应用

在现代的风洞模型试验测量中,角度测量误差所引起的阻力系数误差大约占总阻力系数误差的1/4,准确地测量模型的实际角度是提高数据准确度的一个重要因素。应用视频测量原理,通过图像处理的方法动态实时采集计算模型的实际角度值,模型角度的测量精密度可达0.01°,测量准确度可达0.015°。测量速率每秒25次。     

1.2m 风洞大攻角动导数试验技术

介绍了１．２ｍ风洞攻角达３０°的动导数试验装置与测量系统以及在１．２ｍ风洞中对标准动态模型（ＳＤＭ模型）所作的一系列试验结果。试验的马赫数为０．６～１．２,攻角为０～３０°,振动频率为８～１４Ｈｚ,试验雷诺数为１．２×１０７～２．３×１０７／ｍ。试验所得的阻尼导数包括俯仰、偏航、滚转及滚转引起的偏航动导数随马赫数和攻角的变化表现出明显的非线性,而减缩频率的影响并不显著。天平与测试系统的重复性精度小于１５％。试验结果与国外文献数据具有很好的一致性。     

翼型风洞实验模型姿态角的测量与控制

介绍NF 3低速翼型风洞常规和动态实验模型姿态角测量和控制系统的特点以及为提高角度测量精度和准度所采取的措施。应用一种直流伺服系统 ,采用电机位置和速度闭环方法 ,已经获得模型姿态角的精度在± 0 .0 5°以内。为进一步提高测控性能 ,对于二元实验在翼型轴上安装圆感应同步器 ,测量模型的实际角度 ,并作为反馈信号。这种位置全闭环系统 ,可使角度精度达到± 0 .0 0 83°。对于三元实验 ,用一个加速度计固定在模型内 ,实时测量模型的实际攻角 ,并对实验结果进行预处理 ,从而减少因气动弹性角产生的误差。     

暂冲式高速风洞流场控制系统建模与仿真

为满足中国空气动力研究与发展中心的2.4m跨声速风洞流场品质改进的需要,有必要建立一个高效的风洞流场控制模型作为控制器设计的验证平台。由于难以建立精确的空气动力学模型,且2.4m 跨声速风洞长期运行积累了大量的试验运行数据的实际,数据建模成为建模方法的首选。在硬件上,建立了基于反射内存技术的流场控制仿真系统,以获取现场采集的数据。建模方法采用数据建模方式,主要是利用系统辨识理论,将整个系统看成是一个“黑箱”,利用现场采集的数据来确定系统的参数和输入输出间的映射关系。采用以非线性自回归滑动平均模型(Non-linear Auto-Regressive Moving Average Model with Exogenous Inputs,NARMAX)作为风洞系统的数据模型,应用互信息法、曲线拟合法和伪最近邻点法分别确定了模型中采样间隔、时间滞后以及阶次3个参数。对比了最小二乘线性回归、BP 神经网络以及最小二乘支持向量机(LSSVM)3种方法对模型的拟合效果,确立了最小二乘支持向量机作为最终的拟合方法。为了提高仿真的精度,根据风洞运行的特点,将其整个过程划分为冲压、启动和调节3个阶段,分别建立了各个阶段的子模型。由于风洞系统是一个多输入多输出系统,并且延迟和阶次较大,采用了基于信息熵的数据压缩方法,实现了简化子模型规模的目的。最后,采用多模型融合的方法将各个阶段的子模型通过加权的方法来完成融合,从而构建起整个风洞系统的模型。稳定段总压和驻室静压分别通过所建模型得到,最后通过马赫数的计算公式得到试验段马赫数值。仿真结果表明:所建模型在运行包络线范围内的试验工况下,总压预测精度达到0.1%、马赫数预测精度基本达到0.001,达到了研究的目的。该项工作的开展较为系统地建立了暂冲式风洞的流场控制模型,建立的模型将为下一阶段基于现代控制理论的控制器设计奠定基础。     

2m超声速风洞总体结构设计

“高速化”、“精确化”是未来飞行器一个极为重要的发展方向,是提高飞行器效能的有效手段,而先进飞行器的研制强烈依赖于地面模拟试验设备——风洞.目前我国现有的超声速风洞设备尺寸和试验模拟能力还有很大不足,主要体现在真实模拟、模拟能力、精确测量等方面.在这种背景下,开展了2m超声速风洞的建设,笔者针对风洞的特点主要介绍结构总体设计概况.该风洞为下吹一引射式暂冲型超声速风洞,采用全钢结构,主要涉及风洞总体布局、模型更换方式、支座布局、风洞洞体各部段间连接、密封和定位、风洞洞体的强度和刚度、洞体水压试验等问题.     

8m×6m风洞特大迎角机构控制系统研制

8m×6m风洞特大迎角机构由7只伺服油缸驱动实现模型迎角和测滑角运动控制,要求控制系统对姿态角运动变化速度、到位精度进行控制.被控对象是一个典型多自由度协调联动控制系统.对采用PLC常规I/O模块,而未使用任何数控系统,实现多轴联动控制的硬件和软件进行了介绍.给出了控制效果,说明了控制系统的设计是成功的.     

介质弹性对风洞液压控制系统影响的分析与测试

电液伺服系统广泛应用于风洞各种执行机构的控制中.随着风洞试验技术的发展,以及对机构小型化的要求,电液伺服系统的工作压力、控制精度不断提高.这种情况下,液体的弹性是不能忽略的.本文提出对液体体积弹性模量进行测试的两种工程方法,并进行了实际测量.对于风洞常用电液伺服系统,液体体积弹性模量在900~1000MPa.针对某风洞执行机构调试中发生的问题,利用油液弹性模量的测量结果进行了计算、分析,结果与现象吻合.     

1.2m跨超声速风洞超扩段栅指控制系统

对 1 .2m跨、超声速风洞栅指M数控制系统作了较为详细的介绍 ,包括硬件系统的设计、硬件配置、功能选择和软件设计 ,以及本系统与风洞总压控制系统的连接和通讯 ,最后给出了 1 .2m跨、超声速风洞栅指M数控制系统的调试结果