基于惯性技术的风洞试验模型大迎角测量架构

谭强俊，程永生，唐 彬，刘显学，周 浩，李寅鑫

(中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳 621000)

0 引言

风洞大迎角试验中模型的振动，甚至大幅振荡，严重影响模型迎角测量精度[1]。当前基于光学原理的激光光栅法和视频测量法存在破坏模型外形，模型设计难度大以及受实时图像数据处理能力限制等问题[2-4]。利用惯性器件测量迎角，系统结构简单，维护方便[5]。其中高精度陀螺测量模型角速度，具有短时精度高的特点，但高精度陀螺体积大，不能完全满足风洞试验要求[6]；利用重力投影的加速度计测姿，在静态小角度条件下测姿精度高，但在大迎角条件下重力加速度投影变化量难以分辨以及在动态环境下加速度计敏感轴上的杆臂干扰，都对测姿精度造成极大影响[7-8]。

文献[9—10]使用多个不同方位布置的加速度计，根据测姿范围选择满足小角度测姿条件的加速度计，但在每个测量范围内只使用一只加速度计测姿，姿态信息利用不足。文献[11]利用正交的双轴加速度计测量姿态角，部分提高了姿态信息利用率，精度还有待进一步提高，同时文献[9—11]未考虑消除加速度计杆臂效应。文献[12]将杆臂效应视为高频干扰，经低通滤波予以抑制，但杆臂效应中存在直流分量及与姿态角频率一致的分量，低通滤波无法滤除。文献[13—14]根据载体的角运动及杆臂长度信息，利用力学补偿法对加速度计的输出进行补偿；但力学补偿法采用微分法求角加速度会导致补偿误差放大。……