[go: up one dir, main page]

RU2263283C1 - Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system - Google Patents

Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2263283C1
RU2263283C1 RU2004131151/28A RU2004131151A RU2263283C1 RU 2263283 C1 RU2263283 C1 RU 2263283C1 RU 2004131151/28 A RU2004131151/28 A RU 2004131151/28A RU 2004131151 A RU2004131151 A RU 2004131151A RU 2263283 C1 RU2263283 C1 RU 2263283C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lma
ibins
fixed
suspension
axis
Prior art date
Application number
RU2004131151/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.П. Мезенцев (RU)
А.П. Мезенцев
В.М. Ачильдиев (RU)
В.М. Ачильдиев
А.Н. Наумов (RU)
А.Н. Наумов
С.В. Абрамов (RU)
С.В. Абрамов
Д.А. Семенов (RU)
Д.А. Семенов
Д.А. Гудков (RU)
Д.А. Гудков
Original Assignee
Мезенцев Александр Павлович
Ачильдиев Владимир Михайлович
Наумов Анатолий Николаевич
Абрамов Степан Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мезенцев Александр Павлович, Ачильдиев Владимир Михайлович, Наумов Анатолий Николаевич, Абрамов Степан Владимирович filed Critical Мезенцев Александр Павлович
Priority to RU2004131151/28A priority Critical patent/RU2263283C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263283C1 publication Critical patent/RU2263283C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: method and device can be used for measuring aerodynamic characteristics of inertial navigation systems. Rigidity of suspension of integral platform-free inertial navigation system is calibrated. Signals of the system are used for determining dynamic characteristics of flying micro-vehicle and its engines. Free end of portable flexible suspension is disconnected from motionless base, the end is fastened to transportation vehicle, speed of linear motion of transportation vehicle is specified in environment and aerodynamic characteristics of flying micro-vehicle are determined depending on speed of linear motion.
EFFECT: widened functional capabilities.
8 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, в частности к испытательным стендам для определения динамических и аэродинамических характеристик летательных микроаппаратов, управляемых с помощью систем инерциальной навигации.The present invention relates to measuring equipment, in particular to test benches for determining the dynamic and aerodynamic characteristics of aircraft micro-devices controlled by inertial navigation systems.

Известные способы определения аэродинамических характеристик, например лобового сопротивления, когда модель летательного аппарата устанавливают в аэродинамическую трубу посредством тензометрических весов, задают скорость движения воздуха и измеряют силу лобового сопротивления с помощью тензодатчиков, не позволяют определять, кроме силы и коэффициента лобового сопротивления, моменты инерции аппарата, коэффициенты демпфирования и постоянную времени двигателя (см. Микеладзе В.Г., Титов В.М. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и ракет. Справочник. М., 1982).Known methods for determining aerodynamic characteristics, for example, drag, when the model of an aircraft is installed in a wind tunnel by means of a strain gauge, the air velocity is set and the drag force is measured using strain gauges, and it is not possible to determine the moment of inertia of the apparatus, in addition to the force and drag coefficient, damping coefficients and engine time constant (see Mikeladze V.G., Titov V.M. Basic geometric and aerodynamic characteristics of aircraft and missiles. Handbook. M., 1982).

С другой стороны, способы и стенды, на которых определяются присоединенные моменты инерции и коэффициенты демпфирования по амплитуде и собственной частоте колебаний изделий, подвешенных на упругих подвесах, с использованием тензодатчиков в качестве измерителей амплитуды колебаний, не позволяют проводить измерения коэффициента лобового сопротивления и времени переходного процесса двигателей. Такая комплексная задача возникает в связи с использованием в летательном микроаппарате автомата управления движением, коэффициенты регуляторов которого, определяющих устойчивость движения аппарата, зависят от величины моментов инерции, коэффициентов демпфирования и лобового сопротивления, постоянной времени двигателя.On the other hand, the methods and stands on which the attached moments of inertia and damping coefficients are determined by the amplitude and natural vibration frequency of products suspended on elastic suspensions, using strain gauges as vibration amplitude meters, do not allow measurements of drag coefficient and transition time engines. Such a complex problem arises in connection with the use of a motion control automaton in an aircraft microcircuit, the coefficients of the regulators of which determining the stability of the apparatus’s movement depend on the values of inertia moments, damping and drag coefficients, and engine time constant.

Общим недостатком указанных выше систем является также необходимость использования специальных измерительных средств, в частности тензометрических датчиков или других динамометрических преобразователей, привносящих в результаты испытаний свои собственные погрешности, зависящие, в том числе, и от характеристик окружающей среды.A common drawback of the above systems is the need to use special measuring tools, in particular strain gauges or other dynamometric transducers, which introduce their own errors into the test results, which depend, inter alia, on the environmental characteristics.

Известны способы испытаний гироинерциальных систем, включающие воспроизведение выходных сигналов углового движения гироинерциальной системы с помощью трехстепенного динамического стенда по заданной модели движения летательного аппарата, формирование выходных параметров поступательного движения гироинерциальной системы (6В1.623.005 РЭ И-21, МИЭА, 1984, с.102-112).Known methods for testing gyro-inertial systems, including reproducing the output signals of the angular motion of the gyro-inertial system using a three-stage dynamic stand according to a given model of the aircraft’s motion, generating output parameters of the translational motion of the gyro-inertial system (6B1.623.005 RE I-21, MIEA, 1984, p.102- 112).

Недостатком этих способов является то, что гироинерциальная система не выдает параметры о поступательном движении ЛА, не имеет погрешностей, вызванных им, и, естественно, в данном случае невозможно контролировать их точность.The disadvantage of these methods is that the gyroinertial system does not give parameters about the translational motion of the aircraft, it does not have the errors caused by it, and, of course, in this case it is impossible to control their accuracy.

Наиболее близким техническим решением является способ испытаний гироинерциальных систем, включающий воспроизведение выходных сигналов углового движения гироинерциальной системы с помощью трехстепенного динамического стенда по заданной модели движения летательного аппарата, сравнение реальных параметров, определяемых гироинерциальной системой и одноименных идеальных или калибровочных параметров, по результатам которого оценивают функционирование и динамические характеристики летательного аппарата (см. патент РФ №1768980, кл. G 01 С 25/00, 1990).The closest technical solution is a method of testing gyro-inertial systems, which includes reproducing the output signals of the angular motion of the gyro-inertial system using a three-stage dynamic stand according to a given model of the aircraft’s movement, comparing the real parameters determined by the gyro-inertial system and the ideal or calibration parameters of the same name, the results of which evaluate the functioning and dynamic characteristics of the aircraft (see RF patent No. 1768980, class G 01 C 2 5/00, 1990).

Недостатком известного способа и реализующего его устройства является то, что они не позволяют проводить измерения коэффициента лобового сопротивления и времени переходного процесса двигателей летательного аппарата, содержащего автомат управления движением, коэффициенты регуляторов которого, определяющие устойчивость движения аппарата, зависят от величины моментов инерции, коэффициентов демпфирования и лобового сопротивления, постоянной времени двигателя. Кроме того, использование различных математических моделей поведения летательного аппарата значительно и зачастую неоправданно усложняет процесс обработки измерительной информации.The disadvantage of this method and its implementing device is that they do not allow measurements of drag coefficient and transient time of an aircraft engine containing a motion control automaton, the regulator coefficients of which, determining the stability of the apparatus’s movement, depend on the moment of inertia, damping coefficients and drag, engine time constant. In addition, the use of various mathematical models of the aircraft’s behavior significantly and often unjustifiably complicates the process of processing measurement information.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание способа и расширение функциональных возможностей реализующего его устройства за счет обеспечения возможности измерения в широком диапазоне дополнительных, качественно отличных параметров, с одновременным обеспечением достоверности воспроизведения условий эксплуатации в процессе проведения испытаний и упрощением обработки измерительной информации о состоянии испытуемого летательного аппарата.The technical result of the invention is to create a method and expand the functionality of the device that implements it by providing the ability to measure a wide range of additional, qualitatively excellent parameters, while ensuring the reliability of the reproduction of operating conditions during testing and simplifying the processing of measurement information about the state of the test aircraft.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе испытаний летательного аппарата с интегрированной бесплатформенной инерциальной навигационной системой (ИБИНС), включающем калибровку измерительных средств для комплексных испытаний летательного аппарата и последующее определение его динамических характеристик с помощью указанных измерительных средств, для достижения указанного выше результата сначала летательный микроаппарат (ЛМА), включающий в свой состав ИБИНС, жестко закрепляют на одном конце переносного упругого подвеса, свободный конец которого закрепляют на неподвижном основании, производят калибровку жесткости указанного подвеса с закрепленным на нем ЛМА по сигналам ИБИНС и определяют динамические характеристики ЛМА и его двигателей, затем отсоединяют от неподвижного основания свободный конец переносного упругого подвеса, закрепляют его на транспортном средстве, задают скорость прямолинейного движения транспортного средства в окружающей воздушной среде и определяют аэродинамические характеристики ЛМА в зависимости от скорости прямолинейного движения.The specified technical result is achieved by the fact that in the test method of an aircraft with an integrated strapdown inertial navigation system (IBINS), including the calibration of measuring instruments for complex tests of the aircraft and the subsequent determination of its dynamic characteristics using the indicated measuring means, to achieve the above result, the aircraft is first the microapparatus (LMA), which includes IBINS, is rigidly fixed at one end of the portable elastic the suspension, the free end of which is fixed on a fixed base, calibrate the rigidity of the specified suspension with LMA mounted on it according to IBINS signals and determine the dynamic characteristics of the LMA and its engines, then disconnect the free end of the portable elastic suspension from the fixed base, fix it on the vehicle, set the speed of the rectilinear movement of the vehicle in the surrounding air environment and determine the aerodynamic characteristics of the LMA depending on the speed of straight frost movement.

Кроме того, калибровку жесткости переносного подвеса с закрепленным на нем ЛМА могут производить, отклоняя его на заданную величину в заданном направлении относительно неподвижного основания, а соответствующие сигналы ИБИНС могут запоминать в мобильном персональном компьютере (МПК).In addition, the stiffness calibration of the portable suspension with the LMA mounted on it can be performed by rejecting it by a predetermined amount in a given direction relative to the fixed base, and the corresponding IBINS signals can be stored in a mobile personal computer (IPC).

Кроме того, в качестве динамических характеристик ЛМА определяют его моменты инерции и коэффициенты демпфирования, для чего закрепление ЛМА на конце переносного упругого подвеса производят с ориентацией в заданном направлении его навигационной оси, отклоняют подвес с ЛМА в направлении, ортогональном этой оси, на заданную величину и отпускают его, а сигналы ИБИНС, соответствующие колебаниям ЛМА, обрабатывают в МПК и определяют по ним момент инерции и коэффициент демпфирования ЛМА относительно этой оси, после чего указанные в этом абзаце действия производят для другой навигационной оси.In addition, the dynamic characteristics of the LMA are determined by its moments of inertia and damping coefficients, for which the LMA is fixed at the end of the portable elastic suspension with orientation in the given direction of its navigation axis, the suspension from the LMA is rejected in the direction orthogonal to this axis by a predetermined value and release it, and the IBINS signals corresponding to the oscillations of the LMA are processed in the IPC and the moment of inertia and the damping coefficient of the LMA relative to this axis are determined from them, after which they are indicated in this paragraph Actions are performed for another navigational axis.

Кроме того, в качестве динамической характеристики каждого двигателя ЛМА определяют постоянную времени этого двигателя относительно заданной навигационной оси, для чего двигатель, расположенный вне вертикальной плоскости, проходящей через заданную навигационную ось, включают на полную мощность, фиксируют время переходного процесса стабилизации ЛМА под действием жесткости переносного упругого подвеса, которое контролируют по сигналам ИБИНС, обрабатываемым в МПК, и определяют по нему постоянную времени этого двигателя.In addition, as a dynamic characteristic of each LMA engine, the time constant of this engine relative to a given navigational axis is determined, for which an engine located outside a vertical plane passing through a given navigational axis is turned on at full power, the transitional stabilization time of the LMA under the influence of the stiffness of the portable elastic suspension, which is controlled by signals IBINS processed in the IPC, and determine the time constant of this engine.

Кроме того, в качестве аэродинамической характеристики определяют коэффициент лобового сопротивления ЛМА в направлении его навигационной оси, для чего при заданной скорости движения транспортного средства в воздушной среде фиксируют угол отклонения ЛМА по сигналам ИБИНС, обрабатываемым в МПК, и определяют коэффициент лобового сопротивления Сх из выраженияIn addition, the drag coefficient of the LMA in the direction of its navigational axis is determined as the aerodynamic characteristic, for which, at a given vehicle speed in the air, the angle of deviation of the LMA is fixed by the IBINS signals processed in the IPC, and the drag coefficient C x is determined from the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где γ - угол отклонения переносного упругого подвеса,where γ is the deviation angle of the portable elastic suspension,

S - площадь поперечного сечения ЛМА,S is the cross-sectional area of the LMA,

ρ - плотность воздуха,ρ is the density of air,

V - скорость движения транспортного средства,V is the vehicle speed,

Figure 00000003
- число Рейнольдса,
Figure 00000003
is the Reynolds number,

D - максимальный размер ЛМА,D is the maximum size of the LMA,

ν - вязкость воздуха.ν is the viscosity of air.

Для достижения указанного выше технического результата в устройстве для комплексных испытаний летательного микроаппарата (ЛМА) с интегральной бесплатформенной инерциальной навигационной системой (ИБИНС), содержащем неподвижный стол с узлом крепления испытуемого ЛМА и элементами задания испытательной нагрузки и систему обработки измерительной информации, узел крепления испытуемого ЛМА состоит из основания, имеющего поверхность для базирования на неподвижном столе и транспортном средстве и установочные элементы в виде отверстий под крепежные винты и магнитов, запрессованных в основание по касательной к поверхности базирования, и крестовины для установки испытуемого ЛМА, связанной с основанием упругой балкой, а элементы задания испытательной нагрузки выполнены в виде, по меньшей мере, одной жестко закрепленной на неподвижном столе стойки с направляющим колесом и перекинутой через него тягой с грузом на одном конце и элементом связи с ЛМА на другом, при этом на направляющем колесе установлен съемный штифт, а на стойке - упор для этого штифта.To achieve the above technical result in the device for complex testing of an aircraft micro-device (LMA) with an integrated strapdown inertial navigation system (IBINS), which contains a fixed table with a mounting unit for the test LMA and elements for specifying the test load and a processing information processing system, the mounting unit for the tested LMA consists of from a base having a surface for basing on a fixed table and a vehicle and mounting elements in the form of holes along mounting screws and magnets pressed into the base tangentially to the base surface, and crosses for mounting the test LMA connected to the base with an elastic beam, and the test load task elements are made in the form of at least one rack rigidly mounted on a fixed table with a steering wheel and thrust through it with a load at one end and an element of communication with the LMA at the other, while a removable pin is installed on the steering wheel, and an emphasis for this pin is mounted on the rack.

Кроме того, система обработки измерительной информации выполнена в виде радиоинтерфейса ИБИНС ЛМА и мобильного персонального компьютера (МПК), содержащего радиоинтерфейс для связи с радиоинтерфейсом ИБИНС.In addition, the measuring information processing system is made in the form of an IBINS LMA radio interface and a mobile personal computer (MPC) containing a radio interface for communication with an IBINS radio interface.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для комплексных испытаний (стенда).Figure 1 presents a General view of the device for complex testing (stand).

На фиг.2 представлен вид сверху переносного упругого подвеса ЛМА.Figure 2 presents a top view of a portable elastic suspension LMA.

На фиг.3 представлен вид сбоку переносного упругого подвеса ЛМА.Figure 3 presents a side view of a portable elastic suspension LMA.

На фиг.4 представлена структурная схема ИБИНС и системы обработки измерительной информации.Figure 4 presents the structural diagram of IBINS and processing systems for measuring information.

На фиг.5 приведена схема крепления переносного упругого подвеса ЛМА на транспортном средстве.Figure 5 shows the mounting scheme of a portable elastic suspension LMA on a vehicle.

Перечень используемых позиций в описании изобретений.The list of used items in the description of inventions.

1. ЛМА1. LMA

2. Переносный упругий подвес2. Portable elastic suspension

3. Стол3. Table

4. Крестовина4. Cross

5. Упругая балка5. The elastic beam

6. Основание6. The basis

7. Отверстия7. Holes

8. Магниты8. Magnets

9. Винты крепежные9. Fixing screws

10. Шпилька10. Stud

11. Стойка11. Stand

12. Гайка12. Nut

13. ИБИНС13. IBINS

14. Блок чувствительных элементов14. The block of sensing elements

15. Микропроцессор бесплатформенного инерциального блока15. The microprocessor of the strapdown inertial block

16. Микропроцессор БИНС16. The BINS microprocessor

17. Радиоинтерфейс 117. Radio interface 1

18. Плата управления двигателями ПУД18. The engine control board PUD

19-22 Двигатели Д1-Д419-22 D1-D4 engines

23. Мобильный персональный компьютер23. Mobile personal computer

24. Радиоинтерфейс МПК24. IPC Radio Interface

25. Стойки25. Racks

26. Направляющее колесо26. Guide wheel

27. Тяга27. thrust

28. Груз28. Cargo

29. Штифт29. Pin

30. Упор30. Emphasis

31. Автомобиль.31. Car.

Предлагаемое устройство для определения моментов инерции, коэффициентов демпфирования и лобового сопротивления, тяговых характеристик и постоянных времени двигателей летательного микроаппарата содержит испытуемый летательный микроаппарат 1, который посредством переносного упругого подвеса 2 закреплен на столе 3. Переносной упругий подвес 2 состоит из крестовины 4, которая жестко соединена посредством упругой балки 5 с основанием 6 переносного упругого подвеса 2. В основании 6 выполнены отверстия 7 и запрессованы магниты 8. Отверстия 7 и магниты 8 используются для крепления подвеса 2. Если стол 3 стальной, то для крепления используются магниты 8, в других случаях 2 крепится с помощью винтов 9. Сам летательный микроаппарат крепится с помощью шпилек 10, стоек 11 и гаек 12 к крестовине 4.The proposed device for determining the moments of inertia, damping and drag coefficients, traction characteristics and time constants of the engines of the aircraft micro-device contains the test aircraft micro-device 1, which by means of a portable elastic suspension 2 is mounted on a table 3. A portable elastic suspension 2 consists of a cross 4, which is rigidly connected by means of an elastic beam 5 with a base 6 of a portable elastic suspension 2. At the base 6, holes 7 are made and magnets 8 are pressed in. Holes 7 and m Agnitals 8 are used to mount the suspension 2. If the table 3 is steel, then magnets 8 are used for fastening, in other cases 2 are attached with screws 9. The aircraft micro-camera is attached with pins 10, posts 11 and nuts 12 to the cross 4.

Летательный микроаппарат 1 включает в свой состав интегрированную бесплатформенную инерциальную систему 13, в состав которой входят блок чувствительных элементов (БЧЭ) 14 (3 гироскопа и 3 акселерометра), микропроцессор бесплатформенного инерциального блока (БИБ) 15, микропроцессор бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) 16, радиоинтерфейс 17, плата управления двигателями 18 и двигатели 19-22.Aircraft microapparatus 1 includes an integrated strapdown inertial system 13, which includes a block of sensitive elements (BEC) 14 (3 gyroscopes and 3 accelerometers), a microprocessor of a strapdown inertial block (BIB) 15, a microprocessor of a strapdown inertial navigation system (BINS 16) , the radio interface 17, the engine control board 18 and the engines 19-22.

В состав стенда входит мобильный персональный компьютер (МПК) 23 с радиоинтерфейсом 24. На столе 3 жестко установлены стойка 25 с направляющим колесом 26. Один из двигателей управления 20 с помощью тяги 27 соединен с грузом 28.The stand includes a mobile personal computer (MPC) 23 with a radio interface 24. On a table 3, a rack 25 with a guide wheel 26 is rigidly mounted. One of the control engines 20 is connected to the load 28 via a traction 27.

Способ определения моментов инерции, коэффициентов демпфирования, коэффициентов лобового сопротивления и тяговых характеристик двигателей и работа стенда для определения этих характеристик заключается в следующем.The method of determining the moments of inertia, damping coefficients, drag coefficients and traction characteristics of the engines and the operation of the stand to determine these characteristics is as follows.

Перед началом измерений проводится измерение жесткости упругой балки 5. Для этого к тяге 27 присоединяют груз 28. В результате чего появится момент силы тяжести, равныйBefore starting the measurements, the stiffness of the elastic beam 5 is measured. For this, the load 28 is attached to the rod 27. As a result, a moment of gravity equal to

Mz=m·g·l,M z = m · g · l,

где m - масса груза, g - ускорение силы тяжести, l - плечо.where m is the mass of the load, g is the acceleration of gravity, l is the shoulder.

Под действием этого момента балка отклонится на некоторый угол γ. При этом по оси Z с БЧЭ появится сигнал, пропорциональный угловой скорости ЛМА относительно оси Z, который поступит на микропроцессор БИБ 15, где произойдет его интегрирование. Значение вычисленного угла через микропроцессор БИНС 16 и радиоинтерфейс 17 поступит на радиоинтерфейс МПК 23.Under the influence of this moment, the beam deviates by a certain angle γ. At the same time, a signal proportional to the angular velocity of the LMA relative to the Z axis will appear along the Z axis with the BChE, which will be transmitted to the BIB 15 microprocessor, where it will be integrated. The value of the calculated angle through the BINS 16 microprocessor and the radio interface 17 will go to the IPC 23 radio interface.

Жесткость упругой балки будет определяться выражениемThe stiffness of the elastic beam will be determined by the expression

Figure 00000004
Figure 00000004

Обработка результатов измерений при этом осуществляется следующим образом:Processing of the measurement results is as follows:

Figure 00000005
, где i=1-N - число измерений.
Figure 00000005
where i = 1-N is the number of measurements.

При этом погрешность обработки результатов измерений составитIn this case, the error in processing the measurement results will be

Figure 00000006
Figure 00000006

После калибровки жесткости упругой балки приступают к определению моментов инерции и коэффициентов демпфирования. Для этого от тяги отсоединяют груз 28, вставляют штифт 29 в направляющее колесо 26 и вручную натягивают тягу 27 до упирания штифта 29 в упор 30 и отпускают тягу. ЛМА отклоняется на фиксированный угол γ и он начнет колебаться относительно оси Z. С гироскопа по оси Z ИБИНСа появится сигнал, пропорциональный угловой скорости колебаний аппарата вокруг оси Z. Эта информация аналогично, как и при калибровке, поступит на радиоинтерфейс МПК 24 и запишется в файл стока МПК 24. При этом движение аппарата можно описать уравнениемAfter calibrating the stiffness of the elastic beam, they begin to determine the moments of inertia and damping coefficients. To do this, disconnect the load 28 from the rod, insert the pin 29 into the guide wheel 26 and manually pull the rod 27 until the pin 29 abuts against the stop 30 and release the rod. The LMA deviates by a fixed angle γ and it starts to oscillate relative to the Z axis. A signal proportional to the angular velocity of the apparatus oscillations around the Z axis will appear from the gyroscope along the Z axis of the IBINS. This information will be sent to the IPC 24 air interface and recorded in the file in the same way as during calibration. IPC drain 24. Moreover, the movement of the apparatus can be described by the equation

Figure 00000007
Figure 00000007

где γ - угол поворота аппарата по оси Z;where γ is the angle of rotation of the apparatus along the Z axis;

Jz - момент инерции по оси Z;J z is the moment of inertia along the Z axis;

Кд - коэффициент демпфирования;To d - damping coefficient;

Ку - жесткость переносного подвеса.Ku - stiffness of the portable suspension.

Уравнение (2) можно привести к видуEquation (2) can be reduced to the form

Figure 00000008
Figure 00000008

В операторной записи уравнение (3) принимает следующий вид:In the operator record, equation (3) takes the following form:

Figure 00000009
Figure 00000009

где Т - период свободных колебаний (при отсутствии затухания);where T is the period of free oscillations (in the absence of attenuation);

ξ - параметр затухания, лежащий в пределах 0<ξ<1;ξ is the attenuation parameter lying in the range 0 <ξ <1;

Figure 00000010
- символ производной.
Figure 00000010
- derivative symbol.

Согласно уравнениям 3 и 4, получимAccording to equations 3 and 4, we obtain

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Снимая данные с гироскопа, по графику изменения во времени угловой скорости

Figure 00000013
- могут быть определены: частота λ и период затухающих колебаний Т0, амплитуды колебаний при времени t=t1 и t=t1+T0 соответственно, а также коэффициент затухания переходного процесса
Figure 00000014
, используя соотношениеTaking data from the gyroscope, according to the graph of the change in time of the angular velocity
Figure 00000013
- can be determined: the frequency λ and the period of damped oscillations T 0 , the oscillation amplitudes at time t = t 1 and t = t 1 + T 0, respectively, as well as the damping coefficient of the transient
Figure 00000014
using the ratio

Figure 00000015
Figure 00000015

Период свободных колебаний Т, параметр затухания - ξ и частота затухающих колебаний связаны соотношениемThe period of free oscillations T, the damping parameter - ξ and the frequency of the damped oscillations are related by the relation

Figure 00000016
Figure 00000016

Используя соотношения (7), (8) и (9), определяют параметры: Т, ξ и, соответственно, искомые момент инерции и коэффициент демпфирования ЛМА относительно оси Z с использованием уравненийUsing relations (7), (8) and (9), the following parameters are determined: Т, ξ and, accordingly, the required moment of inertia and the damping coefficient of the LMA relative to the Z axis using the equations

Jz=Ку·T2-m·l2,J z = Ku · T 2 -m · l 2 ,

Кд=2·ξ·Ку·Т.To d = 2 · ξ · Ku · T.

Проводя многократные измерения и вычисления Jz и Кд, мы можем получить их среднестатистические значения, а также среднестатистические погрешности определения Jz и Кд.Carrying out multiple measurements and calculations of J z and K d , we can get their average values, as well as average statistical errors in determining J z and K d .

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Аналогично определяются момент инерции и коэффициент демпфирования по оси X.The moment of inertia and the damping coefficient along the X axis are determined similarly.

Рассмотрим определение постоянных времени двигателей. Для этого один из двигателей, не лежащий в вертикальной плоскости крепления ЛМА, включим на полную мощность. ЛМА, будучи в состоянии покоя, начнет поворот вокруг оси Х и стабилизируется под действием жесткости переносного упругого подвеса. Постоянная времениConsider the definition of time constants of engines. For this, one of the engines, not lying in the vertical plane of the LMA mount, is turned on at full power. LMA, being at rest, will begin to turn around the X axis and stabilize under the action of the stiffness of a portable elastic suspension. Time constant

Figure 00000019
Figure 00000019

где τдв - постоянная времени двигателя;where τ dv is the time constant of the engine;

Тперех.процесса - время переходного процесса стабилизации аппарата. Среднестатистическое значение, а также среднестатистическую погрешность определения τдв находим следующим образом:T pereh.protsessa - the transition process stabilization device. The average statistical value, as well as the average statistical error in determining τ dv, is found as follows:

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

После определения моментов инерции, коэффициентов демпфирования ЛМА и постоянных времени двигателей производится измерение коэффициента лобового сопротивления. Для этого ЛМА 1 вместе с переносным упругим подвесом 2 отсоединяется от стола 3 и укрепляется на крыше автомобиля с помощью магнитов 8, а мобильный персональный компьютер 23 с радиоинтерфейсом МПК 24 устанавливается внутри салона автомобиля. Выбирается прямолинейный участок дороги. Автомобиль движется с заданной постоянной скоростью. По информации БИНС фиксируется угол γ и скорость движения автомобиля. При этом коэффициент лобового сопротивления ЛМА вычисляется из выраженияAfter determining the moments of inertia, the damping coefficients of the LMA and the time constants of the engines, the drag coefficient is measured. For this, the LMA 1 together with the portable elastic suspension 2 is disconnected from the table 3 and mounted on the roof of the car with magnets 8, and a mobile personal computer 23 with the radio interface MPK 24 is installed inside the car. A straight section of the road is selected. The car moves at a given constant speed. According to the SINS, the angle γ and the vehicle speed are recorded. In this case, the drag coefficient of the LMA is calculated from the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где γ - угол отклонения переносного упругого подвеса,where γ is the deviation angle of the portable elastic suspension,

S - площадь поперечного сечения ЛМА,S is the cross-sectional area of the LMA,

ρ - плотность воздуха,ρ is the density of air,

V - скорость движения транспортного средства,V is the vehicle speed,

Figure 00000003
- число Рейнольдса,
Figure 00000003
is the Reynolds number,

D - максимальный поперечный размер ЛМА,D is the maximum transverse size of the LMA,

ν - вязкость воздуха.ν is the viscosity of air.

Меняя скорость движения автомобиля, получают зависимость коэффициента лобового сопротивления ЛМА от числа Рейнольдса в условиях проведения испытаний, максимально приближенных к реальным.By changing the speed of the car, we obtain the dependence of the drag coefficient of the LMA on the Reynolds number under the conditions of the tests, as close as possible to the real ones.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей способа комплексных испытаний ЛМА, содержащего ИБИНС, и реализующего его устройства за счет обеспечения возможности измерения в широком диапазоне дополнительных, качественно отличных параметров, с одновременным обеспечением достоверности воспроизведения условий эксплуатации в процессе проведения испытаний и упрощением обработки измерительной информации о состоянии испытуемого ЛМА.Thus, the present invention provides a technical result, which consists in expanding the functionality of the method of complex testing of LMA containing IBINS and implementing its device by providing the ability to measure a wide range of additional, qualitatively excellent parameters, while ensuring the reliability of the reproduction of operating conditions during testing and simplifying the processing of measurement information about the state of the test LMA.

Claims (7)

1. Способ комплексных испытаний летательного микроаппарата (ЛМА) с интегральной бесплатформенной инерциальной навигационной системой (ИБИНС), включающий калибровку измерительных средств для комплексных испытаний ЛМА и последующее определение динамических характеристик ЛМА с помощью указанных измерительных средств, отличающийся тем, что сначала ЛМА, включающий в свой состав ИБИНС, жестко закрепляют на одном конце переносного упругого подвеса, свободный конец которого закрепляют на неподвижном основании, производят калибровку жесткости указанного подвеса с закрепленным на нем ЛМА по сигналам ИБИНС и определяют динамические характеристики ЛМА и его двигателей, затем отсоединяют от неподвижного основания свободный конец переносного упругого подвеса, закрепляют его на транспортном средстве, задают скорость прямолинейного движения транспортного средства в окружающей воздушной среде и определяют аэродинамические характеристики ЛМА в зависимости от скорости прямолинейного движения.1. A method for complex testing of an aircraft micro-device (LMA) with an integrated strapdown inertial navigation system (IBINS), comprising calibrating measuring instruments for complex tests of LMA and then determining the dynamic characteristics of LMA using the indicated measuring means, characterized in that the LMA first includes IBINS composition, is rigidly fixed at one end of a portable elastic suspension, the free end of which is fixed on a fixed base, calibrated rigidly The indicated suspension with the LMA mounted on it according to IBINS signals and determine the dynamic characteristics of the LMA and its engines, then disconnect the free end of the portable elastic suspension from the fixed base, fix it on the vehicle, set the speed of the rectilinear movement of the vehicle in the surrounding air and determine the aerodynamic LMA characteristics depending on the speed of rectilinear motion. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что калибровку жесткости переносного подвеса с закрепленным на нем ЛМА производят, отклоняя его на заданную величину в заданном направлении относительно неподвижного основания, а соответствующие сигналы ИБИНС запоминают в мобильном персональном компьютере (МПК).2. The method according to claim 1, characterized in that the stiffness of the portable suspension with the LMA mounted on it is calibrated by deflecting it by a predetermined amount in a given direction relative to the fixed base, and the corresponding IBINS signals are stored in a mobile personal computer (IPC). 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве динамических характеристик ЛМА определяют его моменты инерции и коэффициенты демпфирования, для чего закрепление ЛМА на конце переносного упругого подвеса производят с ориентацией в заданном направлении его навигационной оси, отклоняют подвес с ЛМА в направлении, ортогональном этой оси, на заданную величину и отпускают его, а сигналы ИБИНС, соответствующие колебаниям ЛМА, обрабатывают в МПК и определяют по ним момент инерции и коэффициент демпфирования ЛМА относительно этой оси, после чего указанные в этом пункте действия производят для другой навигационной оси.3. The method according to claim 2, characterized in that as the dynamic characteristics of the LMA determine its moments of inertia and damping coefficients, for which the LMA is fixed at the end of a portable elastic suspension with orientation in a given direction of its navigation axis, the suspension from the LMA is rejected in the direction orthogonal to this axis by a predetermined value and release it, and IBINS signals corresponding to the oscillations of the LMA are processed in the IPC and the moment of inertia and the damping coefficient of the LMA relative to this axis are determined from them, after which specified in this paragraph to produce other actions navigation axis. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве динамической характеристики каждого двигателя ЛМА определяют постоянную времени этого двигателя относительно заданной навигационной оси, для чего двигатель, расположенный вне вертикальной плоскости, проходящей через заданную навигационную ось, включают на полную мощность, фиксируют время переходного процесса стабилизации ЛМА под действием жесткости переносного упругого подвеса, которое контролируют по сигналам ИБИНС, обрабатываемым в МПК, и определяют по нему постоянную времени этого двигателя.4. The method according to claim 3, characterized in that as the dynamic characteristic of each LMA engine, the time constant of this engine relative to a given navigation axis is determined, for which an engine located outside a vertical plane passing through a given navigation axis is turned on at full power, fixed the time of the transition process of stabilization of the LMA under the action of the stiffness of a portable elastic suspension, which is controlled by the IBINS signals processed in the IPC, and the time constant of this is determined from it engine. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве аэродинамической характеристики определяют коэффициент лобового сопротивления ЛМА в направлении его навигационной оси, для чего при заданной скорости движения транспортного средства в воздушной среде фиксируют угол отклонения ЛМА по сигналам ИБИНС, обрабатываемым в МПК, и определяют коэффициент лобового сопротивления.5. The method according to claim 2, characterized in that the drag coefficient of the LMA in the direction of its navigation axis is determined as the aerodynamic characteristic, for which, at a given vehicle speed in the air, the angle of deviation of the LMA is fixed by the IBINS signals processed in the IPC, and determine the drag coefficient. 6. Устройство для комплексных испытаний летательного микроаппарата (ЛМА) с интегральной бесплатформенной инерциальной навигационной системой (ИБИНС), содержащее неподвижный стол с узлом крепления испытуемого ЛМА и элементами задания испытательной нагрузки и систему обработки измерительной информации, отличающееся тем, что узел крепления испытуемого ЯМА состоит из основания, имеющего поверхность для базирования на неподвижном столе и транспортном средстве и установочные элементы в виде отверстий под крепежные винты, и магнитов, запрессованных в основание по касательной к поверхности базирования, и крестовины для установки испытуемого ЛМА, связанной с основанием упругой балкой, а элементы задания испытательной нагрузки выполнены в виде, по меньшей мере, одной жестко закрепленной на неподвижном столе стойки с направляющим колесом и перекинутой через него тягой с грузом на одном конце и элементом связи с ЛМА на другом, при этом на направляющем колесе установлен съемный штифт, а на стойке - упор для этого штифта.6. A device for complex testing of an aircraft micro-device (LMA) with an integrated strapdown inertial navigation system (IBINS), comprising a fixed table with a fastening unit for the tested LMA and elements for specifying the test load and a processing information processing system, characterized in that the fastening unit for the tested NMA consists of a base having a surface for basing on a fixed table and a vehicle and mounting elements in the form of holes for mounting screws, and magnets, piled into the base tangentially to the base surface, and crosses for installing the test LMA, connected with the base by an elastic beam, and the elements of the test load are made in the form of at least one rack rigidly fixed to a fixed table with a guide wheel and a thrust thrown over it with a load at one end and a communication element with the LMA at the other, with a removable pin mounted on the steering wheel, and an emphasis for this pin on the rack. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что система обработки измерительной информации выполнена в виде радиоинтерфейса ИБИНС ЛМА и мобильного персонального компьютера (МПК), содержащего радиоинтерфейс для связи с радиоинтерфейсом ИБИНС.7. The device according to claim 6, characterized in that the measurement information processing system is made in the form of an IBINS LMA radio interface and a mobile personal computer (IPC) containing a radio interface for communication with an IBINS radio interface.
RU2004131151/28A 2004-10-27 2004-10-27 Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system RU2263283C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131151/28A RU2263283C1 (en) 2004-10-27 2004-10-27 Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131151/28A RU2263283C1 (en) 2004-10-27 2004-10-27 Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2263283C1 true RU2263283C1 (en) 2005-10-27

Family

ID=35864315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004131151/28A RU2263283C1 (en) 2004-10-27 2004-10-27 Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263283C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101445156B (en) * 2008-05-15 2011-05-25 龚文基 Technology for integrating intelligent aerial robotic system
CN103226021A (en) * 2012-12-31 2013-07-31 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 Practical inertial navigation system calibration method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883812A (en) * 1971-12-20 1975-05-13 Nasa Diode-quad bridge circuit means
SU1098382A1 (en) * 1981-06-16 1985-05-23 Предприятие П/Я В-2749 Method of determining navigational parameters
DE19510910A1 (en) * 1994-03-25 1995-09-28 Nippon Denso Co Measurement arrangement determining distance between vehicles
EP0763714A2 (en) * 1995-08-22 1997-03-19 The Boeing Company Cursor controlled navigation system for aircraft
RU2124184C1 (en) * 1996-12-15 1998-12-27 Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" Self-orienting gyroscopic heading and roll indicating system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883812A (en) * 1971-12-20 1975-05-13 Nasa Diode-quad bridge circuit means
SU1098382A1 (en) * 1981-06-16 1985-05-23 Предприятие П/Я В-2749 Method of determining navigational parameters
DE19510910A1 (en) * 1994-03-25 1995-09-28 Nippon Denso Co Measurement arrangement determining distance between vehicles
EP0763714A2 (en) * 1995-08-22 1997-03-19 The Boeing Company Cursor controlled navigation system for aircraft
RU2124184C1 (en) * 1996-12-15 1998-12-27 Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" Self-orienting gyroscopic heading and roll indicating system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Математическое и программное обеспечение системы автономной навигации КА «Янтарь». М. МО СССР, 1986. с.65. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101445156B (en) * 2008-05-15 2011-05-25 龚文基 Technology for integrating intelligent aerial robotic system
CN103226021A (en) * 2012-12-31 2013-07-31 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 Practical inertial navigation system calibration method
CN103226021B (en) * 2012-12-31 2015-08-12 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 A kind of inertial navigation system calibration method of practicality

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1930691A2 (en) Accelerometer derived gyro vibration rectification error compensation
US20070095135A1 (en) Method for determining drag characteristics of aircraft and system for performing the method
US7077001B2 (en) Measurement of coupled aerodynamic stability and damping derivatives in a wind tunnel
Heydinger et al. The design of a vehicle inertia measurement facility
CN111024119B (en) Rapid calibration method for triaxial MEMS gyroscope
Gatto et al. Evaluation of a three degree of freedom test rig for stability derivative estimation
Wang et al. A fast and accurate initial alignment method for strapdown inertial navigation system on stationary base
RU2263283C1 (en) Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system
Alemdaroglu et al. Determination of dynamic stability derivatives using forced oscillation technique
CN120063964A (en) Uncertainty assessment method for mechanical properties of elastic element under speed impact
US12306205B2 (en) Method and system for estimating aerodynamic angles of a flying body
RU2737886C1 (en) Method for compensation of instrumental errors of strapdown inertial navigation systems and device for its implementation
Ngo et al. Inverse force determination on a small scale launch vehicle model using a dynamic balance
RU2780360C1 (en) Method for determining non-stationary pitch and roll angles and device for its implementation
RU2743778C1 (en) Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation
CN108845553B (en) Servo elastic vibration suppression comprehensive inspection method for slender aircraft
US3401558A (en) Inertia compensated balance system
RU2703018C1 (en) Method of determining characteristics of swinging aerodynamic surface of an unmanned aerial vehicle
Young Jr et al. Effects of vibration on inertial wind-tunnel model attitude measurement devices
RU2805127C1 (en) Method for determining mass of moving object (variants)
RU2787651C1 (en) A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device
Martin et al. Characterization of Non-Conical Cold Gas Nozzle Geometries
Nejmanowski et al. Development and Characterization of an Economical Airfoil Yaw Sensor for Motorsport Applications
RU2781860C1 (en) Stand for measuring aerodynamic forces and moments
Crawford et al. Improved correction system for vibration sensitive inertial angle of attack measurement devices

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061028