嵌入式大气数据三点解算研究范文

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《空气动力学学报》2014年第三期

1气动设计的基本准则

嵌入式大气数据系统是相对传统的外插式大气数据系统而言的，在飞行器飞行包线范围内，基于其机头或前机身表面的压力分布，提取其飞行空速、飞行高度、飞行迎角和侧滑角等设计理念。其主要特点是飞行器大气数据感受器和飞行器是一体化设计，从而保证飞行器的整体最优气动外形。其气动力设计的内容包括飞行器前机身流动特征及其机理研究；测压孔位置的选取，测压孔的布置方式以及测压孔数量的确定；飞行器表面的压力系数与其飞行速度、高度、迎角和侧滑角的复杂函数关系的建立等。这些都是嵌入式大气数据系统设计的关键技术。嵌入式大气数据系统气动设计的基本准则为：在设计解算迎角、侧滑角的测量孔时，要求测压孔所感受的压力对迎角和侧滑角较为“敏感”；在设计解算飞行空速和气压高度测压孔设计时，则要求所设置的压力测量孔对迎角和侧滑角的变化反应“迟钝”；飞控系统还要求嵌入式大气数据系统满足工程可靠性的要求。

2“三点”解算方法

模型头部为球冠外形（见图1），其表面某测点的压力表达式：从求解得到的αe、βe、qc、p"0四个基本参数便可以确定大气数据（总温除外）。球冠模型压力测压点及其圆锥角与周向角的定义见图2。

2．1当地气流迎角解算式（1）中，在模型上选取3个测压点的压力可以。由式（5）求解βe，同样面临着的αe与βe耦合的问题。式（4）中已经得到αe，当设定第i、j、k测压点在与模型的子午面正交的竖直面上时，同样实现αe与βe解耦，便可以由式（5）求解βe。

2．2马赫数、静压、冲击压力解算

3结果初步分析

3．1迎角解算结果分析表1给出了β＝0°，M＝0．60、0．95和1．80条件下，依据当地气流迎角与模型迎角工作曲线所求解的模型迎角与模型真实迎角的部分结果。第1、3、7测压点和11测压点分别为子午面上（测压点在模型上的布置见图2，以下同）。在给定的相同试验条件下，第1、3、7测压点加上第16、24测点组合定义为状态A，第3、7、11测压点加上第16、24测点组合定义称为状态B。由表中结果不难看出，在亚、跨、超声速条件下，在试验状态范围内，由三点算法求解模型的迎角与模型的真实迎角具有较好的一致性，且具有较高的精准度。

3．2侧滑角解算结果分析表2为M＝0．60、0．95和1．80条件下，依据当地气流侧滑角与模型侧滑角工作曲线所求解的模型侧滑角与模型真实侧滑角的部分结果。与解算的模型迎角结果相似，亚、跨、超声速条件下，在试验状态范围内，由三点算法求解模型的迎角与模型的真实迎角具有较好的一致性，且具有较高的精准度。

3．3解算来流静压、M数与风洞来流静压、M数对比表3给出在来流M＝0．60、0．95和1．80，迎角0°、8°、16°、侧滑角0°条件下，解算静压P∞0与来流静压P∞的比较。结果表明，解算静压P∞0与来流静压P∞具有较好的一致性，两者的差异不超过100Pa。表明该解算方法所得到的来流静压P∞0具有较好的解算精准度，满足大气数据解算的静压的精准度的要求。表4则给出在来流M＝0．60、0．95和1．80，迎角0°、8°、16°，侧滑角0°、±5°和10°条件下，所解算的马赫数Ma与来流M∞比较，可以看出解算马赫数Ma与来流M∞的一致性较好，可以满足大气数据解算的Ma数精准度的要求。

4结论

通过以上初步分析，可以得出如下结论：（1）嵌入式大气数据系统气动设计所选定的研究模型、其测压孔的布置合理，具有工程实用性。（2）在验证试验条件下，嵌入式大气数据系统气动设计所研究的三点解算方法，所解算的来流静压、M数和模型的迎角、侧滑角具有较好的解算精准度，可以满足工程设计的需求。

作者：李其畅刘劲帆刘昕杨轶成陈建中田沛洲杨杰康洪波朱世民单位：中国空气动力研究与发展中心中航工业成都凯天电子股份有限公司