专利名称：基于视频测量的抖振风洞试验方法
技术领域：
本发明涉及基于视频测量的飞行器风洞模型抖振试验方法。
背景技术：
抖振是分离气流中随机脉动压力激励引起的飞行器结构强迫振动。飞行器发生抖振现象将增加飞行器结构的应力，降低其结构的疲劳寿命；降低飞行器的性能(阻力增加，升力下降)；影响武器系统的瞄准、跟踪和射击；影响机载电子仪器设备的正常工作及乘员的舒适。严重的抖振会使飞行员失去操纵能力，危及飞行及驾驶员的安全，所以，飞行器设计都把抖振作为一个重要因素予以考虑。飞行器的抖振特性包括抖振边界、抖振深入特性及抖振载荷。抖振边界表示超过此边界飞行器即会产生振动。对于民航机，其巡航飞行状态都是在抖振边界以下并留有一定裕度，对于军用战斗机因要求有很高的机动能力，可超越抖振边界飞行，因而必须测量抖振深入特性和抖振载荷抖振载荷是指飞行器结构对分离气流脉动压力激励的响应，是结构振动强度的定量描述。风洞试验中测量抖振边界的方法有翼根弯矩法、翼尖加速度计法、后缘压力发散法、脉动压力法、脉动速度法以及定常空气动力曲线判别法等多种，而抖振载荷测量有两种方法一是测量模型上的脉动压力分布；另一种采用翼根处应变片测翼根弯矩。现有抖振试验多采用加速度计、脉动压力传感器、应变计等传统接触式传感器，需要在飞行器的风洞试验模型上平齐嵌装传统接触式传感器，并开孔布线，给试验模型的设计与制作带来困难，尤其是在2米量级高速风洞中，试验模型的机翼、尾翼平齐嵌装应变计与十多个脉动压力传感器、并开孔布线测量抖振边界与载荷困难，即使平齐嵌装也会降低机翼、尾翼的刚度与强度，导致试验数据的精准度差，而双垂尾布局的抖振一直是先进战机设计中的一个关键问题。

发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种基于视频测量的抖振风洞试验方法，通过在飞行器风洞模型的机身上粘印标记点，测量其迎角；马赫数保持常值，改变迎角，若迎角的视频测量数据中的脉动频率与幅度发生突变，突变点所对应的迎角，就确定为抖振起始迎角，所对应的飞行器的配平升力系数就是抖振起始升力系数；抖振发生后，通过在飞行器风洞模型的翼上粘印的标记点，测量其位移与加速度；利用载荷识别的频域法得到翼的抖振载荷，实现抖振载荷的非接触测量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于视频测量的抖振风洞试验方法，包括如下步骤
(1)在飞行器风洞模型的机身表面粘印或绘制至少4个高对比度标记点，用于测量试验模型的迎角；在风洞模型的翼上粘印或绘制20个以上的高对比度标记点；
(2)测量和计算风洞模型的机身表面和翼上的高对比度标记点三维坐标在风洞试验段上壁安装两台摄像机，用于测量风洞模型水平翼上的高对比度标记点三维坐标；在风洞试验段侧壁安装四台摄像机，其中两台用于测量风洞模型机身上的高对比度标记点三维坐标，另外两台用于测量风洞模型垂直翼上的高对比度标记点三维坐标；标记点三维坐标的计算方法如下
共线方程描述了相机、模型上粘印待测点及其像点三者的数学模型，表达式如下
权利要求
1.一种基于视频测量的抖振风洞试验方法，其特征在于包括如下步骤 (1)在飞行器风洞模型的机身表面粘印或绘制至少4个高对比度标记点，用于测量试验模型的迎角；在风洞模型的翼上粘印或绘制20个以上的高对比度标记点； (2)測量和计算风洞模型的机身表面和翼上的高对比度标记点三维坐标 在风洞试验段上壁安装两台摄像机，用于测量风洞模型水平翼上的高对比度标记点三维坐标；在风洞试验段侧壁安装四台摄像机，其中两台用于测量风洞模型机身上的高对比度标记点三维坐标，另外两台用于测量风洞模型垂直翼上的高对比度标记点三维坐标；标记点三维坐标的计算方法如下 共线方程描述了相机、模型上粘印待测点及其像点三者的数学模型，表达式如下
2.根据权利要求I所述的基于视频测量的抖振风洞试验方法，其特征在于所述摄像机的视频图像的采集频率为每秒60张以上。
3.根据权利要求I所述的基于视频测量的抖振风洞试验方法，其特征在于所述发生突变的判断方法为利用零度迎角时的迎角视频测量数据，进行傅立叶变换得到基准幅频图；改变迎角时，若其视频测量数据傅立叶变换得到的幅频图的最大振幅，较基准幅频图中最大振幅扩大一倍以上，则视为发生突变。
全文摘要
本发明公开了一种基于视频测量的抖振风洞试验方法，通过在飞行器风洞模型的机身上粘印标记点，测量其迎角；马赫数保持常值，改变迎角，若迎角的视频测量数据中的脉动频率与幅度发生突变，突变点所对应的迎角，就确定为抖振起始迎角，所对应的飞行器的配平升力系数就是抖振起始升力系数；抖振发生后，通过在飞行器风洞模型的翼上粘印的标记点，测量其位移与加速度；利用载荷识别的频域法得到翼的抖振载荷，实现抖振载荷的非接触测量。
文档编号G01M9/00GK102680201SQ20121014877
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者余立, 张征宇, 王水亮, 赵涛, 黄叙辉, 黄诗捷 申请人:空气动力学国家重点实验室