اندازه گيري ضريب پسا و تخمين ضرايب آيروديناميكي با استفاده از مدل‌سازي داده‌هاي آزمايش ايروبالستيك با حداقل مربعات غيرخطي در حضور خطاهاي مختلف

Measurement of Drag Coefficient and Estimation of Aerodynamic Coefficients Using Nonlinear Least Square Method on Simulated Aeroballistic Tests Considering Experimental Errors

استخراج ضرايب آيروديناميكي و مشتقات ديناميكي با دقت بالا يكي از مهم‌ترين كاربردهاي آزمايش‌هاي ايروبالستيك است. اين‌كار با اندازه‌گيري موقعيت‌هاي خطي و زاويه‌اي و سرعت‌هاي مربوطه و ديگر پارامترها بسته به حسگرهاي به‌كار رفته در آزمايشگاه، انجام مي‌شود. مهم‌ترين سوال قبل و بعد از انجام اين آزمايش‌ها ميزان دقت نتايج بدست آمده، اثبات درستي روش و الگوريتم به‌كار رفته در استخراج ضرايب و اثر خطاهاي مختلف بر روي نتايج است. بدين منظور مي‌توان اثر وجود خطا در مقادير اندازه‌گيري شده نسبت به ضرايب آيروديناميكي مورد نظر را قبل از انجام آزمايش مدلسازي، محاسبه و بررسي نمود. در اين مطالعه علاوه بر انجام آزمايشات پروازي براي تعيين ضريب پسا، مقايسه اثر وجود خطا در انواع پارامترهاي اندازه‌گيري شده در ضرايب آيروديناميكي نيز ارايه شده است. در يك سري آزمايش پروازي ضريب پساي كره با خطاي كمتر از 3% استخراج گرديد كه مبين توانايي تخمين ضرايب آيروديناميكي با دقت بالا از آزمايشات ايروبالستيكي مي‌باشد. خطاهاي آزمايشات ايروباستيك مي‌تواند ناشي از حسگرها، خطاي ساخت نمونه، خطاي الگوريتم تخمين و ... باشد كه با در نظر گرفتن هر يك، ميزان خطاي نهايي محاسبه شده و نتايج پروازي مدل شده در حضور خطا نيز مي‌تواند با مقادير بدون خطا مقايسه مي‌گردد. اين بررسي نشان خواهد داد كه تاثير خطاي هر يك از داده‌هاي پروازي بر روي حل عددي مدل پروازي و نتايج ضرايب تخمين زده شده چگونه است و در نتيجه در انتخاب هر يك از حسگرها در آزمايش‌ها پروازي ايروبالستيكي چه دقتي بايد لحاظ شود.

Accurate aerodynamic coefficients and stability derivatives estimation is one of the feature of aeroballistic tests. This can be done by measuring the linear and angular coordinates, velocities and other relevant parameters from different sensors. The important question is the accuracy of the results, the method correctness and the coefficients estimation algorithm. Therefore, the effect of any measured parameters error on the estimated aerodynamic coefficients should be considered and analyzed. In addition, in order to investigate the effect of errors on the estimation of aerodynamic coefficients, a set of aeroballistic tests for measuring the sphere drag coefficient with error of less than 3% in this study. This shows the capability of high precision coefficient measurements in such tests. The errors involved in aeroballistic tests are mainly due to sensors, model manufacturing, data collection and the estimation algorithm. By modelling the error origins, the final error of the system can be predicted and analyzed. This investigation shows effect of each sensor error on the modelled collected data plus other flight simulation data that would help in designing the actual experiments.