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项目年度编号
2300170645
中图分类号
V212.1
成果公布年份
2023
成果简介
以五代机、高超飞行器为代表的先进飞行器是赢得未来大国竞争的重要保证。气动设计是先进飞行器研制成败的关键因素。风洞天平高精度校准与气动载荷精确测量是获取高精度气动数据的核心技术。国际上尚无成熟可借鉴的风洞天平校准与气动载荷测量体系。
自2002年起，中国空气动力研究与发展中心低速所牵头组建了联合攻关国家队，针对天平校准理论基础薄弱、体轴精确校准装置欠缺、复杂条件精确测力困难等导致的“算不准、校不准、测不准”问题，系统开展了风洞天平校准理论研究、精确校准装置研制、风洞试验关键技术研究，在多座世界级风洞构建了较为完整且自主可控的多分量风洞天平精确校准与飞行器气动载荷测量技术体系，破解了飞行器复杂条件下风洞测试难题，有力推动了航空航天技术的发展。
创新成果一：创建了风洞天平高精度校准方法体系，丰富了天平设计与校准理论和方法，解决了天平设计阶段干扰评估手段缺、校准阶段非线性解耦能力弱导致的“算不准”难题。提出了3个天平校准数理模型、开发了2套天平校准分析软件，创新了设计阶段虚拟校准方法手段，攻克了传统方法得到的校准系数在风洞试验中的失真难题，建立了评估高精度体轴校准装置总体技术方案的理论方法。
创新成果二：自主研制了风洞天平高精度校准系列装备，创新了多项体轴精确校准关键技术，解决了试验状态和校准状态非一致性导致的“校不准”难题。发明了大刚度风洞天平载荷校准加载技术，研发了高精度绝对式加载头6自由度位移和姿态非接触测量系统，首次将正交布局的六轴并联复位机构用于风洞天平校准系统，成功研制了4套高精度体轴系校准装置。
创新成果三：发展了复杂条件飞行器气动载荷测量成套技术，依托世界级风洞建立精确测力技术体系，破解了多因素耦合干扰、载荷极不匹配等导致的“测不准”难题。突破了风洞天平集群抗干扰气动力测量、风洞天平载荷与模型姿态同步测量、复杂升力体小微气动载荷测量、复杂喷流干扰气动载荷测量等技术难题，实现了16台风洞天平同时测力、多体飞行器各状态气动力与模型姿态同步测量、小滚转力矩系数测量精度达到E-7量级、3种以上不同类型不同总压喷流同时模拟与测量等能力。
项目获授权发明专利30件、实用新型专利6件、软件著作权4项，发表高水平学术论文30篇，参与编制国家计量规范1部、发布天平校准规范2部，创建了世界级风洞的精确测力技术体系。项目技术难度大，创新性强，关键技术自主可控，5位同行院士认为“总体技术处于国际先进水平，其中部分技术指标达到国际领先水平”。
项目成果成功应用于飞机类、空天类、地面交通类等190余项风洞试验中，在中国先进飞行器和地面交通工具设计和评估体系中起到了不可替代的气动技术支撑作用，为C919、高速列车等国民经济领域重大工程、重点型号研制做出实质性的贡献，有力地推动了中国先进航空航天技术和装备的发展，2011年至2022年共产生经济效益约10亿元，其中近三年经济效益3.3657亿元，经济效益十分显著。
完成人
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