偏翼标模小滚转力矩测量与气浮轴承动态特性研究

梁 彬, 付增良, 岳才谦, 赵俊波

(中国航天空气动力技术研究院, 北京 100074)

引 言

针对再入飞行器再入过程中由于气动烧蚀作用产生小不对称滚转气动力带来的诸多问题[1-3], 需要在实验中对该小滚转气动力进行准确测量. 基于气浮轴承的自由滚转实验技术是测量再入飞行器小不对称滚转气动力的重要方法, 该方法相对于固定式天平实验技术[4-6], 测量精度较高, 且不仅能够对小量级的滚转力矩系数进行准确测量, 还能同时获得滚转阻尼导数[7-10].

气浮轴承自由滚转实验技术在约20年前开始应用于风洞实验研究[7], 在近年来得到了成熟发展和应用, 进一步获取了滚转力矩的周期性动态波动量[8], 并针对大口径风洞进行了实验系统的优化改进和创新, 进一步提高了实验Mach数和实验攻角[9].

针对气浮轴承自身动态特性, 以及自由滚转这种特殊的实验方法应用, 对实验结果有怎样的影响、 对实验系统的误差分析在以往的研究工作中较少. 如文献[7-8]中仅对气浮轴承进行了无风实验标定, 对比实验结果说明了量级差别, 缺少详细的误差分析结果. 本文针对气浮轴承自由滚转实验系统的特点, 对气浮轴承进行了无风实验标定和真空实验标定以及动态特性分析, 进一步对各误差来源分别进行分析讨论, 并给出了综合误差分析结果、 定量表示了实验系统对实验测量结果的影响. 研究结果对气浮轴承自由滚转实验精度提高、 方案设计和设……