一种判别大长细比模型尾部碰支杆的监测装置及判别方法与流程

本发明涉及一种判别大长细比模型尾部碰支杆的监测装置及判别方法，属于实验空气动力学领域。

背景技术：

大长细比导弹模型在风洞中进行测力试验，通常采用尾支撑方式，模型通过锥配合安装在天平上，天平通过楔子拉紧安装在支杆上，最后支杆连接在可变攻角的机构上，在风洞吹风时由于模型承受较大的气动载荷，天平和支杆会发生弹性变形，当模型长细比较大时由于风洞尺寸的限制，模型内腔直径较小，模型尾端容易与支杆发生碰撞，导致气动数据异常，如俯仰力矩减小等气动现象；另一方面，模型在大攻角下即使未碰有时也会出现因舵面失速而引起俯仰力矩减小等气动力异常。因此当气动力异常时需要判断是气动现象还是模型碰支杆导致的，现有技术是通过玻璃钢套使支杆和模型之间绝缘，这种方法一方面需要加工玻璃钢套，不仅增加模型与天平配合的复杂度，而且模型内腔尺寸过小时再增加一层玻璃钢套配合加工难度大，玻璃钢套易损坏；另一方面需要在模型上引一根导线，模型剧烈抖动时焊点易脱落，而且会对模型的气动载荷测量形成干扰。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种判别大长细比模型尾部碰支杆的监测装置及判别方法，实时监测模型在气动载荷下由于弹性变形模型尾部是否碰支杆，当气动力异常时判别是否模型尾部碰支杆导致的。

本发明的技术方案是：一种判别大长细比模型尾部碰支杆的监测装置，包括绝缘层、铜皮、电源、指示灯和导线；绝缘层绕支杆一周紧密贴合在支杆上，铜皮绕绝缘层一周紧密的贴合在绝缘层上，一根导线与铜皮连接，另一根导线与支杆连接，然后用导线串联指示灯和电源；当风洞试验模型受气动载荷变形过大时，模型尾部碰铜皮组成闭合电路，指示灯的亮灭表示模型是否碰到支杆。

所述的绝缘层布置在模型尾端面位置，且使模型尾端面处于绝缘层沿支杆长度方向的中间位置。

所述的铜皮紧密贴合在绝缘层上，铜皮沿支杆长度方向的长度大于15mm，铜皮的两端距离绝缘层的两端的距离大于5mm。

所述的铜皮和绝缘层的厚度之和小于1mm。

所述的铜皮上导线的焊点布置在铜皮上远离模型的一端。

所述的电源采用不超过36V的低压安全电源。

一种判别大长细比模型尾部碰支杆的判别方法，步骤如下：

(1)根据天平系统和模型的长度以及模型与天平锥配合的位置，确定模型尾部端面在支杆上的位置，并进行标记为A；

(2)以A位置为中心绕支杆一周粘贴绝缘层，然后在绝缘层上仍然以A位置为中心绕支杆一周紧密粘贴铜皮；

(3)在铜皮远离模型的一端焊接一根导线，支杆上远离模型的接头上焊接另一根导线；

(4)支杆和天平组成的天平系统安装到风洞试验段上，模型通过锥配合安装到天平上；

(5)支杆和铜皮上引出的导线与电源和指示灯串联；

(6)风洞试验时，若模型受气动载荷作用变形过大尾端面内腔碰铜皮，则形成闭合电路，指示灯亮，据此判断模型尾部是否碰到支杆。

所述步骤(1)中确定模型尾部端面在支杆上的位置的具体过程为：先量取模型上锥配合的位置到尾端的距离L，然后由天平锥配合端沿支杆轴向量取距离L，此处即为模型尾端面在支杆上的位置A。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明通过绝缘铜皮与支杆，当模型碰铜皮时支杆和铜皮电路连通，不需要现有技术需要特别加工的玻璃钢套；

(2)当模型内腔过小时现有技术受到难以加工玻璃钢套的限制而不能使用，本发明不受模型内腔的限制，使用范围更加广泛；

(3)现有技术使用的玻璃钢套强度不如钢质材料好，容易损坏，本发明没有对模型与天平的配合方式进行改变，因此不存在此问题；

(4)现有技术需要在模型上焊接导线，导线有部分悬空，当风洞流场启动时模型受到冲击剧烈抖动，焊点容易脱落，从而指示灯失灵，本发明连接铜皮和支杆的导线均是牢固固定在支杆上，稳定可靠；

(5)现有技术需要在模型上焊接导线，会对模型气动载荷的测量形成干扰，本发明不在模型上增加任何改动，不存在此问题。

附图说明

图1为本发明装置工作原理图；

图2为使用本发明验证模型碰支杆的风洞试验曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明涉及的监测装置应用于支杆、天平、模型由导电材料做成的风洞试验测量系统上。本发明的监测装置针对于模型长细比大于18且模型尾部内腔与支杆之间的间隙小于5mm的风洞模型试验上；此类实验易出现碰撞。

某模型测力风洞试验模型的长细比为25，模型尾端内腔与支杆之间的间隙小于3.5mm，因此本试验模型尾部容易碰支杆，需要加装监测装置。本实例的监测装置包括：绝缘层、铜皮、电源、指示灯和导线。本实例绝缘层采用常用的厚度0.05mm的透明胶带，透明胶带绕支杆一周并排依次粘贴多排，以模型尾端面所在位置A为中心使透明胶带在支杆上沿支杆方向布置长度为35mm；本实例铜皮的厚度为0.4mm，长度为20mm，以位置A为中心布置在透明胶带上，铜皮两端距离透明胶带层两端的距离为7.5mm；透明胶带层长度布置稍长些方便布置铜皮，铜皮两端距透明胶带层两端留有足够距离，即使铜皮布置稍许误差铜皮也不会与支杆接触，铜皮长度布置稍长些避免由于布置位置偏差模型尾端碰到支杆了还没有碰到铜皮，指示灯失灵；本实例透明胶带层和铜皮的总厚度很薄，小于0.5mm，尽量少占用模型尾端内腔与支杆之间的空间；在铜皮远离模型的一端焊接导线，支杆上远离模型的接头上焊接另一根导线，然后用透明胶带把导线牢固固定在支杆上；本实例电源电压为12V，电源电压在满足指示灯亮的情况下尽量选择电源电压低的电压，即安全又避免监测装置电路电流过大而可能干扰测量系统信号；最后通过导线串联指示灯完成监测装置的设计安装。

本实例一种判别大长细比模型尾部碰支杆的判别方法，步骤如下：

某模型测力风洞试验模型的长细比为25，模型尾端内腔与支杆之间的间隙小于3.5mm，因此本试验模型尾部容易碰支杆，需要加装监测装置；

(1)根据天平系统和模型的长度以及模型上与天平锥配合的锥配合的位置，确定模型尾部端面在支杆上的位置，并进行标记为A；

(2)以A位置为中心绕支杆一周粘贴多排透明胶带，透明胶带在支杆上沿支杆长度方向布置的长度为35mm，然后在透明胶带上仍然以A位置为中心绕支杆一周紧密粘贴铜皮，铜皮的长度为20mm，铜皮两端距离透明胶带层两端的距离为7.5mm，透明胶带层和铜皮的总厚度小于0.5mm；

(3)在铜皮远离模型的一端焊接一根导线，支杆上远离模型的接头上焊接另一根导线，导线牢固的固定支杆上；

(4)支杆和天平组成的天平系统安装到风洞试验段上，模型通过锥配合安装到天平上；

(5)支杆和铜皮上引出的导线与电压为12V的电源和指示灯串联；

(6)某次风洞试验时，攻角α走到25°时指示灯开始亮，试验人员据此判断模型尾部碰支杆，于是风洞选择引射开车方式，风洞引射开车能够降低模型气动载荷，仍然保证风洞试验的相似参数相似，此次指示灯不亮，两次试验法向力系数CN随攻角α的变化曲线如图2，可以看出碰的曲线在25°出现异常，与指示灯开始亮的角度指示一致，该方法判断有效，指示灯不亮即不碰的曲线随攻角α变化规律正常。本发明能够快速发现模型碰支杆的测量故障，提高试验效率减少报废车次。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识，不再赘述。