《高超聲速摩阻分布測量實驗技術研究》是依託中國航天空氣動力技術研究院，由宮建擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高超聲速摩阻分布測量實驗技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宮建
- 依託單位：中國航天空氣動力技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
摩擦阻力是飛行器所受氣動阻力的主要組成部分之一，在空天飛機等高超聲速飛行器所受阻力中占的比重較大，對飛行器的設計起著關鍵作用，從而對摩阻測量的可靠性、準確性提出了苛刻的要求。過去幾十年中誕生了一系列測量摩阻的方法，包括摩阻天平技術、表面塗層技術、動量守恆技術等。這些技術各有各的優缺點，都還有待發展。本項目擬從液晶塗層摩阻測量技術和摩阻天平技術著手，開展摩阻分布測量的研究。液晶塗層摩阻測量技術是一種新興的面測量技術，屬於直接測量方法。其原理是基於某種特殊液晶材料在感受不同壁面剪下應力時會反射顏色各異的光線這一特性，通過現代圖像採集和處理手段定量分析摩阻大小。摩阻天平是一種最直觀、有效的直接測量方法。使用了光纖應變計的摩阻天平更具有耐高溫和抗電磁干擾的優點。結合以往的調研和技術積累，本課題組將針對以上兩項技術擬定研究方案，搭建風洞試驗系統，並開展一系列實驗研究。
結題摘要
(3)在高空條件下，高超聲速飛行器的表面摩擦阻力（摩阻）在總阻力中所占的比例較大，可達總阻力的50％以上。數值計算方法很難準確模擬，只能通過地面試驗獲得數據。由於摩阻的絕對值非常小，在風洞試驗中對測試技術靈敏度和精度要求非常高，現有的一些測量手段無法獲得令人滿意的結果。 基於上述情況，我院高超聲速風洞試驗研究室立足長遠發展，積極進行市場調研，了解客戶需求，成立了高超聲速風洞高精度液晶塗層摩阻分布測量技術研究團隊，歷經四年多的研究開發與技術攻關，建立和發展了一套液晶塗層摩阻分布測量技術。開發的關鍵技術包括以下幾方面：（1）突破新型剪下敏感液晶材料適用範圍，套用的新型材料物理特性更加適合高超聲速流場條件，適用的馬赫數達到8，提高了液晶塗層摩阻測量技術在高超聲速流場條件下的使用範圍，使高馬赫數環境下摩阻測量成為可能。（2）建立液晶塗層高精度標定技術，為提高標定精度和可靠性，套用兩種方法對液晶塗層進行標定，通過兩種方法互為驗證，提高標定的精度和可靠性。（3）研製高精度多自由度、多角度光學視覺平台，能夠完全滿足不同攻角、不同側滑角下以及曲面部位的摩阻測量需求。（4）建立多相機圖像採集系統，解決了多個相機之間的性能差異問題和大量數據實時同步傳輸問題。（5）突破多種圖像處理技術，包括圖像畸變校正、圖像配準、顏色校正等，圖像處理精度達到像素水平，能夠用於剪下應力矢量計算。（6）套用於風洞試驗，獲得高馬赫數（Ma=8）、複雜流場條件下模型表面剪下應力矢量分布。 本項技術複雜度高、難度大、創新性強，擁有多項自主智慧財產權，推廣套用前景明確。已在高超聲速飛行器中得到良好套用，為開展飛行器表面摩阻預測研究提供了全面可靠的技術保障，摩阻測量試驗能力達到國內領先、國際先進水平。並且，此技術為流場診斷和轉捩研究提供了新的測試手段。
