用于高速风洞等离子体流动控制实验的测力装置的制作方法

本发明涉及等离子体流动控制技术领域，具体是一种用于高速风洞等离子体流动控制实验的测力装置。

背景技术：

等离子体流动控制作为一种新概念流动控制手段，成为空气动力学和气动热力学领域的研究热点。介质阻挡放电等离子体激励器作为一种新概念的流动控制装置，具有结构简单、无移动部件、响应频率高、作用频段宽等特点，可以利用微量的、局部的气流扰动来控制大流量、全局性的特性。目前世界学术机构广泛开展了等离子体激励器流动分离控制，边界层流动控制，气动噪声减弱，圆柱绕流流动分离控制，抑制空腔绕流、桨叶流动分离等方面。据估算飞行器的飞行阻力每减小1％，有效载荷即可增加10％以上，而全球每年就可以节省上千亿美元燃料成本，同时可以提高飞机的飞行速度以及增大航程。等离子体激励器能抑制边界层分离从而使边界层尽量保持层流状态，控制漩涡流场，使之产生有利干扰，从而减小阻力、增加机翼有效面积、弯度和环量等。因此DBD等离子体流动控制技术的应用，有可能使飞行器及动力装置的性能实现重大的提升，具有很高的经济价值。以至于2002年简氏防务周刊将国外进行的等离子体可以剧烈改变飞行器空气动力特性的研究评论为：将期待一场航空和商业飞行器的革命。2005年，美国空军科研局将等离子体动力学列为未来几十年内保持技术领先地位的六大基础研究课题之一。2006年，国防科工委也将“等离子体推进技术”列入国防基础研究的“十一五”发展规划中。总之，DBD等离子体流动控制技术具有重大的理论意义和广泛的应用价值。

研究高速来流下等离子体流动控制效果具有重要的应用价值，等离子体流动控制应用于战斗机、直升机、螺旋桨等，对提升性能将起到一定的作用，其无损安装、无运动部件的优点，能容易实施相关技术与飞机的安装布置作业。作为等离子体流动控制技术的核心部件—等离子体激励器，科研人员对其进行了更为细致和全面的研究。为摸清等离子体激励器在高速来流下的激励效果，需在高速风洞中进行等离子体激励器流动控制实验，在高速风洞中测量等离子体气动激励所产生力的大小，从而能定量研究等离子体气动激励的效果，因此需要一款能测量等离子体气动激励所产生力的设备。等离子体激励器在飞行器上的应用是布置于飞行器的表面，并在工艺上实现结构稳固，由于等离子体激励器平板模型结构上薄而且小，直接将平板模型放置风洞中，高速来流情况下会出现摇摆甚至折断现象，因此需要设计一款专用的设备安装于风洞中，不仅能固定等离子体激励器，而且能实现准确测力。

技术实现要素：

为在高速风洞中实现等离子体流动控制气动激励效果的定量测量，本发明提出了一种用于高速风洞等离子体流动控制实验的测力装置。

本发明包括转盘、移动模块、高精度电子称感应器、弹簧和滑轨机构。其中：

所述移动模块嵌装在该转盘中心的方形安装孔内，并使该移动模块有滑轨安装块一侧的表面凸出所述转盘的盘表面。

滑轨机构平行的安装在所述转盘的盘表面。该滑轨机构中的滑块固定在所述移动模块的滑轨安装块上。所述高精度电子称感应器与两个弹簧的位置分别与所述滑轨机构的两端对应，并且高精度电子称感应器位于所述移动模块的一端，嵌装在所述转盘中心的方形安装孔内；两个弹簧位于所述移动模块的另一端，嵌装在所述转盘中心的方形安装孔内。

所述的移动模块相对称的两个侧表面分别有一对凸出该侧表面的凸块，该凸块为滑轨安装块。

所述转盘的中心有用于嵌装所述移动模块方形贯通孔。所述贯通孔一端内表面的上部有凹槽，该凹槽为高精度电子称感应器安装腔，高精度电子称感应器嵌装在该高精度电子称感应器安装腔内。所述所述贯通孔另一端内表面的中部对称的分布有两个用于安放弹簧的盲孔。所述方形的贯通孔两侧边有用于嵌装所述滑轨安装块的凹槽，该凹槽的深度须使滑轨安装块装入后，移动模块的上表面与该转盘的上表面平齐。

所述转盘嵌装在风洞试验段一侧壁的窗口内。在该移动模块位于风洞内的表面固定风洞试验所需的平板等离子体激励器，并使该等离子体激励器的受力方向与移动模块的移动方向一致。

本发明在测力实验前，使移动模块与高精度电子称感应器相接触，通过电子称的感应输出记录一个初始力的大小。测力实验时，改变不同的等离子体激励状态以及不同的来流速度，记录不同状态下力的大小，从而定量的研究高速状态下等离子体流动控制效果。

本发明通过转盘、移动模块、滑轨机构、高精度电子称感应器共同构成测力装置，能定量测量高速来流下等离子体激励器产生力的大小。用环氧树脂材料制作的转盘以及移动模块成功的实现了对高压电的绝缘，滑轨机构的应用，固定了移动模块的移动方向，使得所测力的大小和风洞来流方向一致。高精度电子称感应器能精确测量力的大小，通过外部的采集系统，达到同步测量不同激励状态和不同来流下力的大小。在高速风洞进行平板等离子体流动控制实验时，将平板激励器通过螺栓固定在移动模块上，在风洞给定一定来流速度时，高精度电子称感应器输出的读数稳定时进行记录，这时力的大小为等离子体激励器不激励时的大小，等离子体电源给等离子体激励器施加高电压作用，这时等离子体激励器产生沿着来流方向的力，通过高精度电子称感应器进行输出记录，所输出力的大小与无电压时高精度电子称感应器力大小的差值即是等离子体激励器产生的力，改变来流速度、电压、电源频率等一系列参数进行实验，得到一系列不同状态下等离子体激励器激励产生的力，从而能定量的分析等离子体激励效果。这套测力装置应用在高速风洞中，能达到定量研究高速来流下等离子体激励效果的目的，对等离子体激励器的工程应用起到很好的推动作用。

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2是本发明的底视图。

图3是图1的二维视图。

图4是图3中的A-A视图。

图5是图3中的B-B视图。

图6是图2的二维视图。

图7是转盘的俯视图。

图8是转盘的底视图。

图9是移动模块的结构示意图。

图10本发明与风洞洞体的配合示意图。图中：

1.转盘；2.移动模块；3.高精度电子称感应器安装腔；4.高精度电子称感应器；5.螺栓孔；6.弹簧；7.滑轨机构；8.滑块；9.滑轨；10.支座；11.通孔；12.风洞试验段。

具体实施例

本实施例是一种用于高速风洞等离子体流动控制实验的测力装置，包括转盘1、移动模块2、高精度电子称感应器3、弹簧6和滑轨机构7。其中：

所述移动模块2嵌装在该转盘中心的方形安装孔内，并使该移动模块有滑轨安装块一侧的表面凸出所述转盘的盘表面。

滑轨机构7通过支座10平行的安装在所述转盘的盘表面。该滑轨机构中的滑块固定在所述移动模块的滑轨安装块上。所述高精度电子称感应器与两个弹簧的位置分别与所述滑轨机构的两端对应，并且高精度电子称感应器3位于所述移动模块2的一端，嵌装在所述转盘中心的方形安装孔内；两个弹簧6位于所述移动模块2的另一端，嵌装在所述转盘中心的方形安装孔内。

所述的移动模块2为环氧树脂制成的方形块，在该移动模块相对称的两个侧表面分别有一对凸出该侧表面的凸块，该凸块为滑轨安装块。

所述转盘1为圆盘状。该转盘的外径与风洞壁上开口的内径相同。该转盘的中心有方形的贯通孔，用于嵌装所述移动模块。所述贯通孔一端内表面的上部有凹槽，该凹槽为高精度电子称感应器安装腔3，高精度电子称感应器4嵌装在该高精度电子称感应器安装腔内。所述所述贯通孔另一端内表面的中部对称的分布有两个用于安放弹簧6的盲孔。所述方形的贯通孔两侧边有用于嵌装所述滑轨安装块的凹槽，该凹槽的深度须使滑轨安装块装入后，移动模块2的上表面与该转盘的上表面平齐。

所述转盘1嵌装在风洞试验段12一侧壁的窗口内。高精度电子称感应器4安装在位于转盘1上的高精度电子称感应器安装腔3内。所述移动模块2嵌状在转盘1上，在该移动模块位于风洞内的表面固定风洞试验所需的平板等离子体激励器，并使该等离子体激励器的受力方向与移动模块的移动方向一致。转盘1上有通孔11，以方便连接平板等离子体激励器的高压导线和低压导线通过并与外部的电源相连。

本实施例是一种用于高速风洞等离子体流动控制实验的测力装置，用于一增压连续式高速风洞，增压连续式高速风洞是一座全钢制结构的回流式风洞,在进行等离子体流动控制实验时，必须考虑风洞洞体、模型及其支撑机构的装配和绝缘问题。

测力实验前，移动模块2与高精度电子称感应器4相接触，通过电子称的感应输出记录一个初始力的大小，测力实验时，改变不同的等离子体激励状态以及不同的来流速度，记录不同状态下力的大小，从而定量的研究高速状态下等离子体流动控制效果。这套测力装置应用于高速风洞中，能达到定量研究高速来流下等离子体激励效果的目的，对等离子体激励器的工程应用起到很好的推动作用。