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在100下测量30分钟的典型SFT Hz，带aeroprobe(约20 mb)、惯性测量单元(IMU)(约30 mb)和10个不稳定压力传感器测量值为50 kHz(大约300-500 mb)超过了2005年的SD卡的容量。因此，不能在一个SFT中同时进行所有的测量。

今天，SD卡的存储容量为1tb，而其大小几乎保持不变。 因此，在一次飞行中可以测量和存储更多的参数，而没有存储容量的限制。

小型化不仅提高了不同设备的性能，而且使使用亚比例模型不可能进行的测试成为可能。举个例子，在1/4比例的PA-18 Super Cub的机翼上安装了16个压差传感器，事实证明足够精确。

在2005年之前，SFT模型上的这种飞行中表面压力测量能力是不存在的。

此外，像Pixhawk这样的微型自动驾驶系统已经在2008年后问世，为自主飞行和机载计算机视觉开辟了可能性。这种系统通过减少飞行员的工作量和提高SFT模型的安全性，使SFT得到广泛应用。

2005年后SFT型号激增的另一个主要原因是无人驾驶航空系统(现在称为先进空中机动性(AAM))，其比常规飞机更小(与通用航空飞机相比)且更便宜。这些都是为了改善未来的城市流动性。

空空导弹飞机的设计过程通常包括亚尺寸模型和全尺寸飞机的飞行试验，全尺寸飞机的尺寸通常可与传统的民用/*用军**飞机的SFT模型相比。因此，对空空导弹飞机日益增长的兴趣也增加了SFT的数量，并导致了SFT部件和设计实践的改进。

在过去的十年中(2010-2020年)，利用这些进步，已经进行了许多使用不同设计方法、制造方法和测试目标的测试。请列出文献中记载的、专门用于SFT的不同比例的飞机模型。

虽然这些表格给出了单个试验的简要描述，但不包括制造方法、控制法则和车载设备规格的详细处理。

在本节的剩余部分，我们将分析SFT在测试目标和SFT应用方面的总体趋势。基于此分析，我们制定了成功完成SFT必须执行的关键任务。如第2节所述，SFT可分为三类，即演示型、现象学型和模拟型测试。

在本文提到的所有SFT中，52%的模型用于演示，20%用于研究特定现象，28%用于模拟全尺寸飞行行为。在下面的段落中，我们根据SFT应用程序所需的测试类型对它们进行分类。

认证合规性:与其他测试方法不同，在SFT，只要模型能够起飞、执行所要求的任务并安全着陆，对模型的大小没有直接的限制。为了减轻坠毁时的损坏风险，大多数政府机构都规定了认证要求，这些要求通常包括模型的最大重量和模型飞行舱的尺寸(即模型从起飞点飞行到空气空间的最远距离)。

例如，如果飞行舱很小，模型需要急转弯，这会导致模型上的力很大，必须在模型的结构设计中加以考虑。此外，SFT的飞行任务简介(即飞机飞行路线及其飞行中活动的详细描述)需要使模型能够在可用空域内进行感兴趣的机动。

例如，在飞行动力学行为的研究中，SFT模型必须能够在受到扰动后回到它的平衡状态稳定水平飞行在飞行箱内成功完成测试。不能在飞行箱内完成要求的动作或操纵，使得SFT不能用于该研究。

与原型的相似性:缩尺模型模拟试验的主要目的是预测原型行为，只有当缩尺模型的行为与原型相似时才有可能预测原型行为。

在相似性的背景下，必须回答许多问题。 例如，什么时候模型被认为与原型相似？什么方法可以用来确保模型行为与原型相似？此外，即使在模型和原型相似的情况下，SFT的结果如何能用来预测全尺寸的行为。

一个多世纪以来，许多领域都在问这些问题。详细概述了相似准则的演变，以及如何将它们用于比例模型的设计，以确保与原型一致。

尽管有许多相似准则，但由于模型和原型试验条件的巨大差异，这些准则的适用性往往受到限制。一旦设计完成，就必须制造SFT，这涉及两个主要任务，即制造机身以及安装SFT所需的设备机身通常包括蒙皮、翼肋、翼梁、框架、舱壁等。

通常，对于低于0.5的子比例模型 米斯潘单体横造结构足够(即蒙皮承载所有结构载荷)。然而，对于较大的模型，根据任务可能需要其他结构部件。

该设备包括发动机、起落架、电池、致动器、飞行控制器等。以及测量飞行行为所需的组件，例如皮托管惯性测量单元、加速度计等。

根据模型的要求和规模，这些组件要么从市场上购买，要么在内部制造，以满足特定的要求。记录所需的测量值后，必须用它们来预测原型行为(在模拟和现象学测试中)。这个过程被称为按比例增加结果。作为一般规则，只有当模型经历与原型相似的流线、力和力矩(即它们的比率相等)时，才有可能放大。

通常，由于模型的形状、尺寸和试验条件的差异，流线、力和力矩的完全相似是不可能的。在这种情况下，工程师们利用部分相似的模型(即只有某些力、力矩和流线是相似的)来研究全尺寸飞机性能的一个特定方面。

此外，在部分相似模型的情况下，放大SFT结果的方法也取决于设计方法。

不同SFT模型设计策略的详细处理、不同类型的部分相似性(也称为比例定律)、SFT模型设计方法的相似性条件以及相应的结果放大方法将在第节中讨论应设计一个缩尺模型，使其在飞行中的行为与原型相似，至少对于那些必须研究的特征是如此。为了确定相似性(或缺乏相似性)，许多理论，也称为相似性理论，是可用的。

发展这种理论的尝试早在飞行开始之前就已经开始了，当时工程师们正在寻找方法来避免“代价高昂的错误”在的设计中水力构造物、渠道和港口、水力机械和船舶。相似的设计方法不仅限于SFT。

的确，本节中讨论的大多数概念都来自于缩尺模型的设计，而不是SFT模型，尽管它们也适用于SFT。一些发展模型试验理论的先驱是著名的科学家，如弗劳德、斯托克斯和雷诺兹。

虽然他们的比例定律一直沿用至今，但他们并不是模型设计过程直到白金汉郡 π-定理和分数分析被认为是形式化的相似性的想法这两个发展被扩展到形成经典的相似理论建议使用控制方程和近似理论来建立相似性然而，这种相似理论有它的挑战，这些问题后来被20世纪90年代发展起来的计算相似理论所克服这些理论的发展时间表见

实施不同的比例定律是困难的，尤其是运动学和动力学比例，因为在估计方程中的参数时存在挑战。 这导致科学家过度依赖几何缩放，这使他们可以在实验开始前轻松确定缩放因子。

在1960年之前，大多数作者推荐使用几何比例，声称相似的形状意味着相似的流动特性。事实上，这是不正确的，因为模型周围的流线并不与模型的大小成几何比例。

这是因为流场不会按照欧几里得几何进行缩放，而是一种称为微分几何的非欧几里得几何。例如，与原型相比，对于雷诺数较低的模型(即试验速度较低的较小模型)，边界层改变了流场，以至于它不能代表原型周围的流场。

对于雷诺数较低的模型，当流动减慢且压力增加时，流动具有较低的动量并分离其中，两个模型按几何比例缩放(30% & 60%)。

由于分离，在这种情况下使用30%比例模型的SFT结果将不能代表原型行为。60%比例的模型具有与原型相似的流线形状，但过渡位置不同，这一点必须用适当的数值或分析方法加以考虑和修正，以预测原型的行为。

因此，(完全)几何比例通常既不是确保相似的必要条件，也不是充分条件。虽然准确，却相当抽象。 将模型和原型的复杂设计方面简化为"抽象标量函数"使得这个定义的使用变得困难。

多年来在亚尺寸飞行试验领域的研究已经投入到寻找正确的标量函数(即相似准则)。本质上，经典相似理论是将与原型及其模型相关的复杂设计参数简化为有形标量函数的过程，这样，它们可以被测量并有效地用于比较模型和原型的行为。

在本文中，我们试图用一套术语和定义来总结和统一经典相似理论的不同版本，然后保持它的一致性，以使读者容易理解现有技术模型定律和标度定律是达到由下式描述的标量函数的原始尝试。

然而，由于前面几节所列的限制，这些定律不能单独有效地用于设计缩尺模型。经典相似理论结合模型定律和比例定律来建立相似。被研究的现象必须满足的模型定律和标度定律是通过研究大量过去的实验确定的，并被称为相似准则。

常见应用所需的相似性标准由构成了大多数比例模型试验的基础。一旦选择了影响试验现象的相似准则，它们就产生了一组方程，其解决定了模型的尺寸、形状、质量和惯性以及试验条件。实现经典相似理论的一般方法用统一建模语言中的(UML)活动图。

经典的相似理论可用于无数的问题，其中一个问题用帮助读者理解经典的相似理论。 虽然使用经典相似理论的主要好处是确定相似准则所涉及的劳动非常少，并且求解它们所需的相关数学并不严格，它有一个实际的限制，不断挑战科学家称为规模效应。

所有相关的模型和比例定律(称为相似准则)必须一起求解，以得出一个尺寸、形状和试验条件与原型相似的亚比例模型。然而，解决这样的相似准则会导致过度约束的问题。

特别是，由于认证要求、测试设备的限制、成本限制等，不能同时满足示范法。这些限制过多的问题通常是通过根据经验选择一些示范法而忽略其他示范法来解决的由于忽略模型定律而导致的结果差异被称为尺度效应。

这些比例效应可以利用以前试验的遗留信息(如果有的话)或依靠工程师的经验进行修正。

参考文献

《亚尺寸飞行试验模型设计》