(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210831365.3 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 中国航空工业 集团公司哈尔滨空气 动力研究所 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区一 曼街2号 (72)发明人 徐龙金　战慧强　孙晓宇　曲明　 王萍　帅武　毛霄　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市哈科专利事务所有 限责任公司 23101 专利代理师 孟策 (51)Int.Cl. G01M 9/06(2006.01) G01M 9/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种半模支撑模型三维空间受载变形测量 及碰撞检测方法 (57)摘要 本发明公开一种半模支撑模型三维空间受 载变形测量及碰撞检测方法。 基于半模支撑模型 与垫块特有的双层迷宫槽安装结构， 一个检测点 上下固定两个激光位移传感器， 测量传感器与模 型内表面的距离， 结合模型、 垫块和传感器之间 的安装距离， 计算模型倾转角， 以及模型在垫块 凸起双齿顶端高度下的水平移动位移， 从而反映 模型迷宫槽壁与邻近垫块凸起齿的距离。 如果水 平移动位移大于两者的安装距离,则模 型与垫块 发生碰撞。 通过本发明可系统直观 地获得半模试 验中不同状态时模型受载后的变形特点和规律， 整理分析出易发生碰撞的区域， 为半模支撑模型 设计提供指导和借鉴作用， 并能够更直观反映模 型与垫块之间碰撞与否 。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115389156 A 2022.11.25 CN 115389156 A 1.一种半模支撑模型三维空间受载变形测量及碰撞检测方法， 其特征在于： 采用2N个 激光位移传感器， 分为N组激光位移传感器单元， 每单元2个激光位移传感器,N为大于等于1 的整数， 根据半模支撑模型形状及实际需求， 选择对称剖面曲率变化大和易形变的位置， 固 定安装在其附近垫块上， 用于测量试验中不同状态下各组传感器到 半模支撑模型内表面的 距离， 结合半模支撑模型、 垫块和各个激光位移传感器之 间的安装距离， 计算半模支撑模型 倾转角， 以及半模支撑模型在垫块凸起双齿顶端高度下 的水平移动位移， 从而反映双层迷 宫槽壁与邻近垫块凸起齿的距离， 如果半模支撑模型在垫块凸起双齿顶端高度下的水平移 动位移大于 两者的安装距离， 说明半模支撑模型与垫块存在接触， 即发生碰撞。 2.根据权利要求1所述的一种半模支撑模型三维空间受载变形测量及碰撞检测方法， 其特征在于， 步骤如下： 第1步： 在半模支撑模型对称剖面共布置8组检测点， 采用8组激光位移传感器单元， 每 单元采用2个激光位移传感器， 在无风载状态下,各组激光位移传感器单元采集垫块双齿顶 端与半模支撑模型下表面距离H01 ‑H08， 各组激光位移传感器单元中的两个激光位移传感 器的测距 点之间的竖直距离H11 ‑H18及各组中的第二激光位移传感器的测距 点与无风载情 况半模支撑模型下表面距离H21 ‑H28， 无风载状态下， 垫块上的双齿顶端所在水平高度上， 双层迷宫槽结构内壁与其邻近齿之间水平安装距离L0； 第2步： 无风载状态下， 针对8个检测点， 分别 采集各组激光位移传感器单元中的两个激 光位移传感器的测量距离， 两者取平均后， 作为无风载状态下各组激光位移传感器单元与 半模支撑模型内表面水平安装距离L1 1‑L18； 第3步： 试验过程中有风载状态下， 针对8个检测点， 根据所设置的采集周期， 定时采集 各组激光位移传感器单元中第一激光位移传感器的测量距离La1 ‑La8及各组中第二激光位 移传感器的测量距离Lb1 ‑Lb8； 第4步： 根据模型倾转角公式 将Lb1‑Lb8、 La1‑La8和H11 ‑H18分别代 入其中， 计算得到8个 检测点对应的半模支撑模型的倾 转角 α 1‑α 8； 第5步： 根据公式L2＝L1 ‑La+(H0‑H1‑H2)×tanα， 将L11 ‑L18、 La1‑La8、 H01‑H08、 H11‑ H18和H21 ‑H28分别代入其中， 计算得到8个检测点对应在垫块双 齿顶端所在水平高度上， 有 风载与无风载状态下半模支撑模型内表面水平 移动位移L21 ‑L28； 第6步： 根据公式L3＝L0 ‑L2， 将L0和L21 ‑L28分别代入其中， 计算得到8个检测点， 在有 风载状态下， 垫块双 齿顶端所在水平高度上迷宫槽壁与邻近齿的水平距离L31 ‑L38， 如果某 个检测点的迷宫槽壁与邻近齿的水平距离小于等于0， 即说明该检测点位置的半模支撑模 型与垫块存在接触， 垫块对半模支撑模 型产生作用力， 进而传到天平上， 将会影响数据准确 性。 3.一种用于风洞试验的计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并能够在 处理器上运行 的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器处理执行所述计算机程序实现如权 利要求1至2中任一项所述检测方法， 并读取当前碰撞检测时刻的试验风速、 半模支撑模型 迎角、 气压和温度的参数， 并在计算机界面中实时显示半模试验中不同模型状态、 风速和试 验环境下 的半模支撑模型受载后三维空间变形情况和碰撞情况， 并将数据存入数据库， 用 于后续分析半模支撑模型受载变形 特点和规 律。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115389156 A 2一种半模支撑模型三维空间受载 变形测量及碰撞检测方 法 技术领域 [0001]本发明属于风洞试验领域， 具体涉及一种半模支撑模型三维空间受载变形测量及 碰撞检测方法。 背景技术 [0002]风洞半模试验是指在风洞中使用被对称平面所平 分的半个模型进行的试验。 其特 点是没有支架干扰， 又可增大试验雷诺数。 通常在安装时， 半模支撑模型通过内部一个传力 刚件与固定在风洞外的半模天平专用接头连接。 半模支撑模型与风洞下壁板之 间加装一套 垫块， 用作边界层隔除装置， 从而减小风洞地板边界层 对试验的影响。 风洞试验目的是准确 测得模型(不含垫块)受到的气动力， 为了防止垫块对模型产生作用力并传到天平上， 对试 验结果产生影响， 整个试验过程中要始终保持垫块与模型不接触， 即模型与垫块之间存有 缝隙。 半模支撑模型与垫块之间采用双层迷宫槽密封， 从而降低模型与垫块之间缝隙所引 起的“串流”对试验数据的影响。 [0003]然而试验过程中由于模型姿态角变化以及受风载的影响， 一方面， 半模支撑模型 会出现三维空间变形， 具体表现为模型倾转角和水平移动位移， 目前还没有较好的方法对 其进行直观测量； 另一方面， 当模型受载变形较大时， 模型与垫块之间可能发生碰撞， 导致 垫块受到的力通过模型作用在天平上， 影响数据准确 性。 现有的导线通断直接测量法是在 垫块迷宫槽的突起位置粘贴胶带， 使其与模型绝缘， 然后用铝箔 固定导线作为信号的一端， 模型连接导线作为信号的另一端， 两者接入采集系统， 一旦发生碰撞， 信号线则导通。 该方 法存在风载作用下铝箔卷起接触模型产生误报的问题， 而且仅能以开关量信号形式检测碰 撞与否， 无法直观反馈半模支撑模型与垫块的相对位置和距离 。 发明内容 [0004]基于以上问题， 本发明的目的是提出一种半模支撑模型三维空间受载变形测量及 碰撞检测方法， 相比原有导线通断直接测量法避免了垫块粘贴铝箔受风载作用卷起产生误 报的问题， 能够避免由于 碰撞对天平引起的干扰， 提高半模试验数据的准确性。 [0005]本发明的技术方案是： 一种半模支撑模型三维空间受载变形测量及碰撞检测方 法， 采用2 N个激光位移传感器， 分为N组激光位移传感器单元， 每单元2个激光位移传感器,N 为大于等于1的整 数， 根据半模支撑模 型形状及实际需求， 选择对称剖面曲率变化大和易形 变的位置， 固定安装在其附近垫块上， 用于测 量试验中不同状态下各组传感器到半模支撑 模型内表面的距离， 结合半模支撑模型、 垫块和各个激光位移传感器之间的安装距离， 计算 半模支撑模型倾转角， 以及半模支撑模型在垫块凸起双齿顶端高度下 的水平移动位移， 从 而反映双层迷宫槽壁与邻近垫块凸起齿的距离， 如果半模支撑模型在垫块凸起双齿顶端高 度下的水平移动位移大于两者的安装距离， 说明半模支撑模型与垫块存在接触， 即发生碰 撞。 [0006]进一步的， 一种半模支撑模型三维空间受载变形测量及碰撞检测方法， 步骤如下：说　明　书 1/5 页 3 CN 115389156 A 3