本發(fā)明屬于風(fēng)洞投放試驗，尤其涉及一種常規(guī)彈箭類投放物的高速重模型投放試驗方法。

背景技術(shù)：

1、在風(fēng)洞縮比投放試驗中，投放物模型不僅需要滿足幾何外形相似，其質(zhì)量特性，即質(zhì)量、質(zhì)心、慣量，也要滿足一定的相似條件。其中高速投放試驗的模型縮比相似關(guān)系有兩種，一種是輕模型相似，一種是重模型相似，其中輕模型相似得到的分離軌跡結(jié)果未嚴(yán)格模擬投放物的法向位移，需要修正軌跡結(jié)果，而重模型相似得到的分離軌跡與真實分離情況嚴(yán)格相似，因此在模型具備設(shè)計加工條件的情況下，通常優(yōu)先采用重模型法。

2、但是在進(jìn)行重模型相似時，投放模型的質(zhì)量按照速壓比與縮比平方的乘積進(jìn)行縮比，而模型的體積按照縮比立方進(jìn)行縮比，因此通常情況下重模型法的投放模型密度遠(yuǎn)大于實際投放物，縮比越大，模型密度越大。目前國內(nèi)只對空副油箱等實物密度非常小的投放物進(jìn)行過高速重模型法投放試驗，對于導(dǎo)彈、吊艙等常規(guī)密度的彈箭類投放物，從未進(jìn)行過高速重模型投放試驗。不具備相應(yīng)的試驗?zāi)芰Α?/p>

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種常規(guī)彈箭類投放物的高速重模型投放試驗方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)不具備高速重模型投放試驗?zāi)芰Φ膯栴}。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

2、一種常規(guī)彈箭類投放物的高速重模型投放試驗方法，所述投放試驗在連續(xù)式風(fēng)洞的試驗段內(nèi)進(jìn)行，載機(jī)模型支撐在試驗段內(nèi)，彈箭模型設(shè)置在載機(jī)模型內(nèi)，包括以下步驟：

3、步驟一、確定彈箭模型的模型縮比，確定彈箭模型的設(shè)計質(zhì)量，并判斷彈箭模型與真實彈箭類投放物之間的設(shè)計密度比可行性；

4、步驟二、先確定彈箭模型的初設(shè)平均密度，選用制造材料，并依據(jù)彈箭模型的初設(shè)參數(shù)進(jìn)行數(shù)模建模，再對數(shù)模減重，直至數(shù)模的質(zhì)量、質(zhì)心位置、軸向慣量以及俯仰和偏航慣量全部與設(shè)計值相等，得到迭代的最終設(shè)計模型，最后制造彈箭模型，對彈箭模型的質(zhì)量、質(zhì)心位置、軸向慣量、俯仰和偏航慣量進(jìn)行測量及微調(diào)，直至以上參數(shù)滿足設(shè)計要求；

5、步驟三、對安裝在風(fēng)洞駐室內(nèi)的高速像機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

6、進(jìn)一步的，步驟一的具體步驟為：

7、步驟1.1、根據(jù)試驗段的尺寸和真實彈箭類投放物的尺寸確定彈箭模型和載機(jī)模型的模型縮比及設(shè)計體積，使載機(jī)模型滿足投放試驗的模型展長、堵塞度和視頻測量視場要求，將投放試驗中，試驗段的馬赫數(shù)設(shè)定為小于等于1.5，則載機(jī)模型的堵塞度設(shè)計為小于等于5%，載機(jī)模型的模型展長設(shè)計為小于等于試驗段寬度的70%；

8、步驟1.2、在風(fēng)洞運行包線中，將試驗馬赫數(shù)下的風(fēng)洞額定最低總壓上浮5000pa～10000pa，并作為投放試驗的風(fēng)洞許用最低總壓，風(fēng)洞許用最高總壓由風(fēng)洞運行包線確定，風(fēng)洞許用最低總壓和風(fēng)洞許用最高總壓確定了投放試驗的風(fēng)洞許用總壓范圍；

9、步驟1.3、先在風(fēng)洞許用總壓范圍內(nèi)選取應(yīng)用總壓值，并依據(jù)應(yīng)用總壓值和模型縮比確定彈箭模型的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計慣量，然后根據(jù)設(shè)計質(zhì)量和真實彈箭類投放物之間的質(zhì)量關(guān)系得到彈箭模型與真實彈箭類投放物之間的設(shè)計密度比；

10、所述設(shè)計密度比等于彈箭模型3與真實彈箭類投放物之間的質(zhì)量比km，km依據(jù)下式確定：

11、km=k12*kp；

12、式中，k1為模型縮比，kp為總壓比；

13、k1依據(jù)下式確定：

14、；

15、式中，lm為彈箭模型3長度，ls為真實彈箭類投放物長度；

16、kp依據(jù)下式確定：

17、；

18、式中，pm為風(fēng)洞總壓，ps為真實飛行狀態(tài)的大氣總壓；

19、若設(shè)計密度比小于等于12，則進(jìn)行步驟二；若設(shè)計密度比大于12，則在風(fēng)洞許用總壓范圍內(nèi)降低選取的應(yīng)用總壓值，并重新確定彈箭模型的設(shè)計密度比，直至設(shè)計密度比小于等于12，若選取的應(yīng)用總壓值為風(fēng)洞許用最低總壓，設(shè)計密度比仍大于12，則先在滿足步驟1.1的模型縮比范圍內(nèi)減小模型縮比，再重新確定彈箭模型的設(shè)計密度比，直至設(shè)計密度比小于等于12。

20、進(jìn)一步的，步驟1.1中，彈箭模型的模型堵塞度設(shè)計為2%～3%。

21、進(jìn)一步的，步驟二的具體步驟為：

22、步驟2.1、根據(jù)彈箭模型的設(shè)計體積和設(shè)計質(zhì)量，確定彈箭模型的設(shè)計平均密度，彈箭模型的初設(shè)平均密度為設(shè)計平均密度的1.2～1.5倍，根據(jù)初設(shè)平均密度選用彈箭模型的各部件制造材料，并得到彈箭模型的初設(shè)質(zhì)量；

23、步驟2.2、依據(jù)選用的制造材料及彈箭模型的設(shè)計外形尺寸對彈箭模型進(jìn)行數(shù)模建模，測量數(shù)模質(zhì)量和數(shù)模質(zhì)心位置，并與設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計質(zhì)心位置進(jìn)行對比，根據(jù)數(shù)模質(zhì)心位置和設(shè)計質(zhì)心位置偏差，以及數(shù)模質(zhì)量和設(shè)計質(zhì)量之間的差值，對數(shù)模偏重的一側(cè)進(jìn)行減重，使去重后的數(shù)模質(zhì)心位置與設(shè)計質(zhì)心位置重合，且數(shù)模質(zhì)量與設(shè)計質(zhì)量相等；

24、步驟2.3、優(yōu)先調(diào)整數(shù)模的軸向慣量，對比數(shù)模的軸向慣量和設(shè)計慣量之間的差值，若數(shù)模的軸向慣量小于設(shè)計慣量，則重新調(diào)整步驟2.2中的減重位置，使得減重區(qū)域更靠近軸線，使得數(shù)模的軸向慣量值增加，若數(shù)模的軸向慣量仍然小于設(shè)計慣量，則將彈箭模型的數(shù)模外殼設(shè)計為多層結(jié)構(gòu)，增大數(shù)模的外層選用材料密度，同時對數(shù)模內(nèi)部進(jìn)一步減重，直至數(shù)模的軸向慣量等于設(shè)計慣量，且數(shù)模質(zhì)量和數(shù)模質(zhì)心位置滿足步驟2.2中的要求；若數(shù)模的軸向慣量大于設(shè)計慣量，則重新調(diào)整步驟2.2中的減重位置，使得減重區(qū)域更靠近數(shù)模外層，使數(shù)模的軸向慣量降低，若數(shù)模的軸向慣量仍然大于設(shè)計慣量，則將彈箭模型的數(shù)模外殼設(shè)計為多層結(jié)構(gòu)，減小數(shù)模的外層選用材料密度，同時使用高密度材料對數(shù)模內(nèi)部填實，直至數(shù)模的軸向慣量等于設(shè)計慣量，且數(shù)模質(zhì)量和數(shù)模質(zhì)心位置滿足步驟2.2中的要求；

25、步驟2.4、繼而調(diào)整數(shù)模的俯仰和偏航方向慣量，測量數(shù)模的俯仰和偏航方向慣量，并與彈箭模型的俯仰和偏航慣量設(shè)計值比較，若數(shù)模的俯仰和偏航方向慣量測量值大于彈箭模型的俯仰和偏航慣量設(shè)計值，則減小數(shù)模的兩端質(zhì)量，中間區(qū)域增加相應(yīng)質(zhì)量；若數(shù)模的俯仰和偏航方向慣量測量值小于彈箭模型的俯仰和偏航慣量設(shè)計值，則增大數(shù)模的兩端質(zhì)量，同時在數(shù)模的中間區(qū)域去除相應(yīng)質(zhì)量，使得數(shù)模的俯仰和偏航方向慣量測量值等于彈箭模型的俯仰和偏航慣量設(shè)計值，重復(fù)步驟2.2～步驟2.4，直至數(shù)模的質(zhì)量、質(zhì)心位置、軸向慣量以及俯仰和偏航慣量全部與設(shè)計值相等，得到迭代的最終設(shè)計模型；

26、步驟2.5、依據(jù)最終設(shè)計模型制造彈箭模型的實物，將彈箭模型的各構(gòu)件按正確的材料和結(jié)構(gòu)內(nèi)外型面加工到位，并復(fù)測每個構(gòu)件的重量，確保每個構(gòu)件的質(zhì)量誤差均處于設(shè)計允許的誤差范圍內(nèi)；

27、步驟2.6、組裝彈箭模型，測量彈箭模型的質(zhì)量、質(zhì)心位置、軸向慣量、俯仰和偏航方向慣量和慣性矩，并與相應(yīng)的彈箭模型設(shè)計值對比，若彈箭模型的質(zhì)量、質(zhì)心位置、軸向慣量以及俯仰和偏航方向慣量實測值滿足設(shè)計要求，則彈箭模型制作完成；若彈箭模型的質(zhì)量、質(zhì)心位置、軸向慣量以及俯仰和偏航方向慣量實測值不滿足設(shè)計要求，則首先根據(jù)偏差情況，采用與修改數(shù)模相同的方法對彈箭模型分析需要減重或增重的區(qū)域，并對彈箭模型進(jìn)行減重或增重修改，然后重復(fù)步驟2.5～步驟2.6，直至彈箭模型的質(zhì)量、質(zhì)心位置、軸向慣量以及俯仰和偏航方向慣量實測值滿足設(shè)計要求。

28、進(jìn)一步的，步驟2.1中，若初設(shè)平均密度大于等于9g/cm3，則彈箭模型的旋成體彈身和配重選用鎢銅合金材料；若初設(shè)平均密度小于9g/cm3，則彈箭模型選用鋼、鋁合金和樹脂材料中的一種或多種。

29、進(jìn)一步的，步驟三的具體步驟為：

30、步驟3.1、制作像機(jī)防護(hù)裝置，所述像機(jī)防護(hù)裝置包括箱體，箱體固定在試驗段的外壁上，定義箱體與試驗段相連的箱壁為箱體的近端壁板，箱體遠(yuǎn)離試驗段的箱壁為遠(yuǎn)端壁板，遠(yuǎn)端壁板上設(shè)有進(jìn)氣快插接頭、溫度傳感器、壓力傳感器、排氣快插接頭和若干穿隔螺紋接頭，近端壁板上開設(shè)有窗框口，所述窗框口與試驗段的觀察窗相配合，將進(jìn)氣快插接頭與風(fēng)洞的進(jìn)氣管路連接，將排氣快插接頭與風(fēng)洞的排氣管路連接，將壓力傳感器和溫度傳感器分別與連續(xù)式風(fēng)洞的控制系統(tǒng)電連接，若干測控線穿隔螺紋接頭用于穿設(shè)線纜；

31、步驟3.2、將高速像機(jī)固定在箱體內(nèi)，進(jìn)氣快插接頭的朝向避開高速像機(jī)，高速像機(jī)透過觀察窗拍攝彈箭模型的投放。

32、進(jìn)一步的，高速像機(jī)通過像機(jī)安裝座固定在箱體內(nèi)，像機(jī)安裝座包括固定板和l形調(diào)節(jié)板，固定板沿試驗段的橫截面設(shè)置，固定板上設(shè)有若干水平排列的第一調(diào)節(jié)孔，l形調(diào)節(jié)板包括豎向部和橫向部，所述豎向部上開設(shè)有第一長圓弧孔和定位孔，定位孔位于第一長圓弧孔的弧心處，第一長圓弧孔的弧心角為180°，且第一長圓弧孔的半徑與相鄰兩個第一調(diào)節(jié)孔的間距相等，將若干第一調(diào)節(jié)孔中的任意一個作為側(cè)向連接孔，所述側(cè)向連接孔與定位孔通過螺栓相連，所述側(cè)向連接孔相鄰的一個第一調(diào)節(jié)孔與第一長圓弧孔通過螺栓相連；

33、所述橫向部上開設(shè)有與試驗段長度同向的長圓孔，長圓孔的兩側(cè)對稱開設(shè)有調(diào)節(jié)孔組，所述調(diào)節(jié)孔組由若干沿長圓孔長度方向間隔排列的第二調(diào)節(jié)孔構(gòu)成，兩組所述調(diào)節(jié)孔組的間距與相連兩個第二調(diào)節(jié)孔的間距相等，將兩組所述調(diào)節(jié)孔組中任意形成正方形布置的四個第二調(diào)節(jié)孔作為軸向連接孔組，高速像機(jī)的安裝法蘭上設(shè)有定位螺孔，定位螺孔的外周圓周均布有四個第二長圓弧孔，定位螺孔與長圓孔通過螺栓連接，所述軸向連接孔組中的四個第二調(diào)節(jié)孔與四個第二長圓弧孔一一對應(yīng)通過螺栓相連。

34、進(jìn)一步的，遠(yuǎn)端壁板和近端壁板通過四個側(cè)壁板連接形成矩形箱體。

35、進(jìn)一步的，遠(yuǎn)端壁板和四個側(cè)壁板之間通過硅橡膠墊密封相連，近端壁板和四個側(cè)壁板之間通過硅橡膠墊密封相連，四個側(cè)壁板依次通過硅橡膠墊密封相連，所述窗框口與觀察窗之間設(shè)有硅橡膠墊。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

37、本發(fā)明適用于在連續(xù)式風(fēng)洞進(jìn)行投放試驗，利用連續(xù)式風(fēng)洞負(fù)總壓吹風(fēng)特點，極大降低了重模型法縮比投放模型的理論密度設(shè)計值，然后提出一種高密度模型質(zhì)量特性的設(shè)計、加工方法，解決了暫沖式風(fēng)洞中彈箭類投放物的重模型法縮比模型比重過大，無法滿足設(shè)計、加工可行性問題，最后提出風(fēng)洞設(shè)備防護(hù)、投放模型回收、高速像機(jī)防護(hù)等在連續(xù)式風(fēng)洞中進(jìn)行投放試驗需要特殊面對的工程問題，通過上述步驟，最終解決了常規(guī)彈箭類投放物高速重模型投放試驗難以工程化應(yīng)用的問題。