偏翼標模小滾轉(zhuǎn)力矩測量與氣浮軸承動態(tài)特性研究

梁 彬, 付增良, 岳才謙, 趙俊波

(中國航天空氣動力技術(shù)研究院, 北京 100074)

引 言

針對再入飛行器再入過程中由于氣動燒蝕作用產(chǎn)生小不對稱滾轉(zhuǎn)氣動力帶來的諸多問題[1-3], 需要在實驗中對該小滾轉(zhuǎn)氣動力進行準確測量. 基于氣浮軸承的自由滾轉(zhuǎn)實驗技術(shù)是測量再入飛行器小不對稱滾轉(zhuǎn)氣動力的重要方法, 該方法相對于固定式天平實驗技術(shù)[4-6], 測量精度較高, 且不僅能夠?qū)π×考壍臐L轉(zhuǎn)力矩系數(shù)進行準確測量, 還能同時獲得滾轉(zhuǎn)阻尼導數(shù)[7-10].

氣浮軸承自由滾轉(zhuǎn)實驗技術(shù)在約20年前開始應用于風洞實驗研究[7], 在近年來得到了成熟發(fā)展和應用, 進一步獲取了滾轉(zhuǎn)力矩的周期性動態(tài)波動量[8], 并針對大口徑風洞進行了實驗系統(tǒng)的優(yōu)化改進和創(chuàng)新, 進一步提高了實驗Mach數(shù)和實驗攻角[9].

針對氣浮軸承自身動態(tài)特性, 以及自由滾轉(zhuǎn)這種特殊的實驗方法應用, 對實驗結(jié)果有怎樣的影響、 對實驗系統(tǒng)的誤差分析在以往的研究工作中較少. 如文獻[7-8]中僅對氣浮軸承進行了無風實驗標定, 對比實驗結(jié)果說明了量級差別, 缺少詳細的誤差分析結(jié)果. 本文針對氣浮軸承自由滾轉(zhuǎn)實驗系統(tǒng)的特點, 對氣浮軸承進行了無風實驗標定和真空實驗標定以及動態(tài)特性分析, 進一步對各誤差來源分別進行分析討論, 并給出了綜合誤差分析結(jié)果、 定量表示了實驗系統(tǒng)對實驗測量結(jié)果的影響. 研究結(jié)果對氣浮軸承自由滾轉(zhuǎn)實驗精度提高、 方案設(shè)計和設(shè)……