一种风洞强迫振动动稳定性导数试验数据处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉实验流体力学领域，具体的说是一种风洞强迫振动动稳定性导数试验数 据处理方法。
【背景技术】
[0002] 动稳定性导数（简称动导数）是飞行器气动力系数和气动力矩系数对飞行器无量 纲旋转角速度或姿态角变化率的导数，是飞行器导引系统和控制系统设计以及动态品质分 析的原始气动参数，主要用于描述飞行器的动态稳定性。强迫振动法是风洞试验获取飞行 器动导数的主要方法之一。强迫振动法采用驱动机构带动模型在某一自由度作简谐振动， 应变天平测量气动力（矩）随运动的动态响应来计算动导数。
[0003]强迫振动动导数试验可以分为俯仰、偏航和滚转三种类型的动导数试验。以俯仰 动导数试验为例说明强迫振动动导数试验数据处理原理。模型作单自由度俯仰强迫振动运 动时，其振动微分方程为：
【主权项】
1. 一种风洞强迫振动动稳定性导数试验数据处理方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一：将风洞强迫振动动导数试验采集到的模型振动角位移和模型所受力矩动态信 号序列通过同一带通滤波器，削弱两组动态序列中的直流信号、谐波信号和背景噪声，使所 述两组信号从信噪比接近于0,提高到50dB以上； 步骤二：利用Hibert变换将滤波后的模型振动角位移动态信号序列在通带频率范围 内进行等幅值移相90°，生成一组新的包含模型振动角位移的三角函数数据序列； 步骤三：利用三角函数集在一个周期长度内具有正交性的特点，将前两步得到的三组 数据进行组合生成四组新的数据序列： 滤波处理后的模型振动角位移信号的自乘积生成数据序列A ; 滤波处理后的模型力矩动态信号序列的自乘积生成数据序列B ; 滤波处理后的模型振动角位移与模型力矩信号的乘积生成数据序列C ; 步骤二中的包含模型振动角位移的三角函数数据序列与滤波处理后的模型力矩动态 信号的乘积生成数据序列D; 对四组新的数据序列以一个单位强迫振动周期作为积分长度进行滑动平均处理，去掉 信号的交流分量，将包含模型角位移幅值、力矩幅值及两者的相位差的物理量信息转移到 数据序列中的直流分量内； 步骤四：对滑动平均处理的四组信号进行低通滤波，然后对整个数据序列进行平均构 成四元二次静定方程组，求解该方程组就可以得到最核心的三个物理量：角位移幅值、力矩 幅值、角位移与力矩信号的位移差；通过计算可以直接得到气动俯仰阻尼力矩导数和气动 俯仰恢复力矩导数。
2. 根据权利要求1所述的一种风洞强迫振动动稳定性导数试验数据处理方法，其特征 在于所述滤波器以振动角频率wy为中心选取，最小带宽（_3dB处）IHz、谐波抑制能力大于 50dB。
【专利摘要】本发明公开了一种强迫振动动导数试验数据数字处理方法。所述动导数数据处理方法能从低信噪比（信噪比接近0dB）的原始动态数据中分离出风洞试验仿真模拟的强迫振动力矩和试验模型角位移时间序列数据，并利用Hilbert等幅90°移相变换和三角函数系在周期内正交性特点，提取隐含在原始动态数据中的强迫振动力矩幅值、模型角位移幅值，及两者间的相位差，相位差分辨精度能达到0.1°。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104850759
【申请号】CN201510332920
【发明人】杨海泳, 赵忠良, 梁锦敏, 李玉平, 王晓冰, 陶洋, 马上
【申请人】中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年6月16日