Способ синхронизации регистраторов с движением модели, находящейся в свободном полете

 

Изобретение относится к автоматизации измерений на аэродинамических установках. До полета рассчитывают траектории движения модели в зависимости от предлагаемых значений ее начальных скоростей, а также подтраектории движения модели и моменты срабатывания корректирующего датчика в зависимости от предполагаемых значений начальных скоростей и величин коэффициентов затухания скорости движения модели. В процессе полета с помощью вычислительного устройства определяют фактическое значение начальной скорости движения модели. Выбирают ближайшую траекторию по скорости. Измеряют время срабатывания первого корректирующего датчика относительно момента срабатывания первого датчика пролета модели. Путем сравнения фактического времени срабатывания первого корректирующего датчика с расчетными временами его срабатывания выбирают оптимальное значение коэффициента затухания скорости движения модели. Осуществляют выбор подтраектории, соответствующей выбранному значению коэффициента затухания. По заданным абсциссам установки регистраторов и по выбранной подтраектории определяют времена включения регистраторов. Технический результат заключается в повышении точности синхронизации регистраторов на протяженном участке регистрации. 1 ил.

Изобретение относится к автоматизации измерений на аэродинамических установках и может быть использовано для синхронизации запуска регистраторов и дня измерения скорости полета модели на измерительной базе.

Известен способ синхронизации запуска регистраторов (см. кн. "Баллистические установки и их применение в экспериментальных исследованиях" под редакцией Н.А. Златина, Г.И. Мишина, издательство "Наука", Москва 1974 год, стр. 136... 138, рис. 3.9 (стр. 137)). Способ заключается в измерении скорости полета модели и включении регистраторов через время задержки, зависящее от скорости полета модели. Недостатками способа являются невозможность обеспечения необходимой точности синхронизации регистраторов, вызванная отсутствием учета зависимости коэффициента затухания скорости движения модели от значения ее скорости, а также сложность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ синхронизации регистраторов с движением модели, находящейся в свободном полете (см. AC N 299759 от 22.04.68. МПК G 01 M 9/00, "Устройство для синхронизации регистраторов и измерения скорости ударной волны на аэродинамических установках ударного действия", авторы: В.П. Кремена и Ю.В. Петров, опубл. 26.03.71, БИ N 12).

Способ заключается в измерении скорости движения ударной волны путем регистрации времени (базового времени) ее движения на измерительной базе S1 (расстоянии между первым и вторым датчиками), запоминании этого времени и воспроизведении времени запуска регистраторов, пропорционального базовому времени с коэффициентом пропорциональности, равным K=S2/S1, где S2 - расстояние от второго датчика до сечения установки регистраторов.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения необходимой точности синхронизации регистраторов на достаточно большом удалении регистраторов от второго датчика, вызванная отсутствием учета отличия фанатического закона движения модели от расчетного.

Задачей, решаемой предлагаемым способом, является создание способа синхронизации регистраторов с движением модели, обеспечивающего необходимую точность синхронизации на достаточно протяженном участке регистрации.

Технический результат, заключающийся в повышении точности синхронизации регистраторов на достаточно большом удалении регистраторов от второго датчика пролета модели, достигается тем, что в способе синхронизации регистраторов с движением модели, находящейся в свободном полете, предварительно, до полета модели, рассчитывают траектории движения модели в зависимости от ее начальных скоростей, а также подтраектории движения модели и расчетные моменты срабатывания корректирующих датчиков в зависимости от предполагаемых начальных скоростей и величин коэффициентов затухания скорости движения модели, а в процессе полета с помощью вычислительного устройства измеряют фактическое значение начальной скорости движения модели между первым и вторым датчиками пролета модели, выбирают ближайшую траекторию по скорости, определяют времена включения регистраторов, измеряют время срабатывания первого корректирующего датчика относительно момента срабатывания первого датчика пролета модели, после чего путем сравнения фактического времени срабатывания первого корректирующего датчика с расчетными временами его срабатывания выбирают оптимальное значение коэффициента затухания скорости движения модели, находящейся в свободном полете, осуществляют выбор подтраектории, соответствующей выбранному значению коэффициента затухания скорости движения модели, находящейся в свободном полете, по заданным абсциссам установки регистраторов и по выбранной подтраектории определяют времена включения регистраторов относительно моментов срабатывания каждого корректирующего датчика.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить точность синхронизации регистраторов на достаточно большом удалении регистраторов от второго датчика пролета модели за счет измерения и учета фактического значения коэффициента затухания скорости движения модели и в сбросе накопившейся погрешности синхронизации посредством корректирующих датчиков, расположенных на протяжении участка регистрации. Возможная схема построения системы для синхронизации регистраторов с движением модели приведена на фиг. 1. Система для синхронизации регистраторов с движением модели содержит: 1 - первый датчик пролета модели (Д1), 2 - второй датчик пролета модели (Д2), 3 - модель, 4 - регистратор (Pi), 5 - датчик корректирующий (Кдi), 6 - вычислительное устройство (ВУ).

Возможный принцип построения датчиков (1,2) пролета модели, а также датчиков (5) корректирующих изложен в кн. "Баллистические установки и их применение в экспериментальных исследованиях" под редакцией Н.А. Златина и Г.И. Мишина, издательство "Наука", Москва, 1974 год, стр. 126...128, рис. 3.3). Пример выполнения регистраторов (4) изложен (см. кн. "Баллистические установки и их применение в экспериментальных исследованиях" под редакцией Н.А. Златина и Г.И. Мишина, издательство "Наука", Москва, 1974 год, стр. 157... 161. Вычислительное устройство (6) стандартное, например IBM PC (см. кн. "IBM PC для пользователя" автор В.Э.Фигурнов, издательство "ИНФА-М", Москва, 1995 год, стр. 27).

Предварительно, перед началом регистрации, производится расчет моментов запуска регистраторов, а также моментов расчетного появления модели в зоне установки корректирующих датчиков (расчетных моментов срабатывания корректирующих датчиков) в зависимости от предполагаемых значений начальной скорости движения модели, а также от коэффициента затухания скорости. При этом расчет проводится для предполагаемых значений начальной скорости модели, составляющих ±N_v% от V₀ (V₀ - номинальное значение начальной скорости полета модели) с дискретностью δ Nv% для значений коэффициентов затухания скорости, составляющих ±Кb% от b₀ (b₀ - номинальное значение коэффициента затухания скорости) с дискретностью δ Kb%.

Таким образом, количество траекторий по скорости составит: N_v = 2 • (N_v%/ δ N_v%)+1, а количество подтраекторий в зависимости от коэффициентов затухания скорости для каждой траектории по скорости составит: N_b = 2•(K_b%/ δ K_b%)+1
Таким образом, общее количество траекторий по скорости и подтраекторий по коэффициенту затухания скорости составит:
N_i=N_v•N_b
Расчет времен для каждой траектории производится по формуле:
T_i=(e^bxi-1))b•V₀
где: Т_i - время задержки i-того регистратора, (т.е. момент времени, в который модель появится в заданном сечении X_i),
b - коэффициент затухания скорости модели,
e - основание натуральных логарифмов.

x_i - абсциссы, в которых установлены регистраторы или корректирующие датчики,
V₀ - предполагаемое значение начальной скорости полета модели.

По данной формуле рассчитываются N_v траекторий по скорости и дополнительно для каждой траектории по скорости рассчитываются N_b подтраекторий по коэффициенту затухания скорости. Таким образом, общее количество траекторий по скорости и подтраекторий по коэффициенту затухания составляет число, равное N_i.

Ввиду того, что абсолютные времена задержки включения регистраторов соответствуют какому-либо конкретному значению начальной скорости движения модели, а траектории по скорости соответствуют какому-либо диапазону скоростей использован искусственный прием - траектории по скорости рассчитываются не в абсолютных временных, а в относительных единицах. Этот расчет производится следующим образом:
K_i = T_i/T₀,
где: K_i - время задержки i-того регистратора, выраженное в относительных единицах,
T_i - время задержки i-того регистратора, выраженное в абсолютных единицах,
T₀ - интервал времени, в течение которого модель пролетает базовое расстояние, т.е. расстояние между первым и вторым датчиками пролета модели.

Необходимо отметить, в относительные единицы переводятся все N_i траекторий по скороди и подтраекторий по коэффициенту затухания скорости.

Для того чтобы из относительных единиц снова получить абсолютные времена, достаточно время, выраженное в относительных единицах (К_i), умножить на величину базового интервала (Т₀)
T_i = K_i•Т₀.

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом. Вычислительное устройство, получив информацию от первого и второго датчиков пролета модели о величине базового интервала, определит начальную скорость движения модели по формуле:
V₀= В/Т₀,
где: V₀ - начальная скорость движения модели,
В - расстояние между первым и вторым датчиками пролета модели (базовое расстояние),
Т₀ - интервал времени, в течение которого модель пролетает базовое расстояние.

После определения начальной скорости полета модели (V₀) посредством вычислительного устройства выбирают из заранее рассчитанных траекторий по скорости ту, которая наиболее близко соответствует фактическому значению начальной скорости полета модели.

Для того, чтобы получить времена задержки запуска i-тых регистраторов, времена запуска регистраторов, выраженные в относительных единицах, переводят в абсолютные времена по формуле (1), а из подтраекторий по коэффициенту затухания скорости, соответствующих выбранной траектории по скорости, выбирают времена, выраженные в относительных единицах, соответствующие расчетным моментам срабатывания ближайшего по ходу движения модели корректирующего датчика и также переводят в абсолютные времена.

После того, как в вычислительное устройство поступит информация о времени срабатывания первого корректирующего датчика (срабатывание корректирующего датчика вызывается пересечением моделью плоскости чувствительности этого датчика), посредством вычислительного устройства сравнивают фактическое время срабатывания первого корректирующего датчика с расчетными временами срабатывания этого датчика. После этого сравнения посредством вычислительного устройства выбирают расчетное время срабатывания первого корректирующего датчика, наиболее близко соответствующее фактическому времени его срабатывания.

Далее посредством вычислительного устройства выбирают подтраекторию по коэффициенту затухания скорости, соответствующую выбранному расчетному времени срабатывания первого корректирующего датчика. После выбора подтраектории посредством вычислительного устройства переводят относительные единицы, выражающие времена задержки запуска последующих регистраторов, в абсолютные времена. Кроме этого задержки запуска последующих регистраторов будут отсчитываться не от первого датчика пролета модели (см. фиг. 1), а от первого корректирующего датчика. Тем самым производится уничтожение (сброс) накопившейся ошибки.

Аналогично вышеописанному работает предлагаемая система после пролета моделью каждого последующего корректирующего датчика.

Формула изобретения

Способ синхронизации регистраторов с движением модели, находящейся в свободном полете, заключающийся в измерении начальной скорости полета модели, отличающийся тем, что до полета рассчитывают траектории движения модели в зависимости от предполагаемых значений ее начальных скоростей, а также подтраектории движения модели и расчетные моменты срабатывания корректирующих датчиков в зависимости от предполагаемых начальных скоростей и величин коэффициентов затухания скорости движения модели, а в процессе полета с помощью вычислительного устройства измеряют фактическое значение начальной скорости движения модели между первым и вторым датчиками пролета модели, выбирают ближайшую траекторию по скорости, определяют времена включения регистраторов, измеряют время срабатывания первого корректирующего датчика относительно момента срабатывания первого датчика пролета модели, после чего путем сравнения фактического времени срабатывания первого корректирующего датчика с расчетными временами его срабатывания выбирают оптимальное значение коэффициента затухания скорости движения модели, находящейся в свободном полете, осуществляют выбор подтраектории, соответствующей выбранному значению коэффициента затухания скорости движения модели, находящейся в свободном полете, по заданным абсциссам установки регистраторов и по выбранной подтраектории определяют времена включения регистраторов относительно моментов срабатывания каждого корректирующего датчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1