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风洞试验是获取飞行器性能参数的重要手段,相对于传统的硬式支撑方式,绳索牵引并联机构作为一种新的支撑系统,具有惯性小、结构刚度高、负载能力强、对流场影响小等优点。本文针对绳索牵引并联支撑系统在风洞试验中的应用,重点分析了牵引绳弹性形变对飞行器模型运动位姿精度的影响及误差补偿策略;结合课题组建立的原理样机进行了风洞试验,对利用绳拉力解算气动参数的方法进行了理论分析和试验验证,主要工作及成果如下所述。 首先,描述了系统构成及应用参数,建立了运动学和动力学模型,并对机构进行了刚度分析,为下一步的仿真优化模型奠定基础。 其次,以提高系统主方向刚度为目标函数,对绳拉力进行了优化分布,以求解运动过程中牵引绳的弹性变形;量化分析了两种不同弹性模量的牵引绳弹性变形引起的动平台位姿误差以及对机构刚度的不同影响;基于系统运动学和动力学方程,结合牵引绳弹性形变补偿,提出了以电机转矩为控制率的PD控制方法,并通过数值仿真,验证了控制方法的有效性。 接着,针对原理样机的风洞试验,改进了拉力数据测量系统,并在VB环境下设计了天平、拉力、视觉传感器的软件同步,为解算气动参数提供了软硬件支撑;通过灵敏度分析,研究了绳拉力测量误差对升阻力系数的影响,为拉力传感器的选型提供依据;从原理上推导了利用绳拉力解算动导数过程。 最后,将WDPSS-8样机置于某开口低速风渝进行吹风实验,详细阐述了小振幅俯仰振荡试验视觉及拉力数据处理,相位、力矩幅值的求解过程;并将结果与不同相关文献数据对比,探究利用绳拉力解算动导数方法的可行性。 本文的研究结果为绳牵引并联机构的弹性分析及高精度位姿控制提供借鉴,指导下一代样机的实际应用。