专利名称：用于高速风洞动力模拟实验的空气桥的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是空气桥，具体涉及的是航空气动力实验中用于高速风洞动力模拟实验的高压供气管路上的空气桥。
背景技术：
现代高速飞机飞行器的动力装置大多采用涡轮喷气或涡轮风扇发动机。这些发动机的进气、排气对不同布局的飞机/飞行器的升力、阻力、飞行稳定性等气动特性有着不同的影响。发动机动力模拟实验的目的就是要测量发动机工作时，发动机进、排气对飞机/飞行器气动特性的影响。发动机动力模拟器主要有涡轮风扇模拟器和引射式动力模拟器。无论对哪种模拟器来说，都需要引入高压气体来模拟发动机的进气。实验过程中，模型在气动力的作用下势必会产生一定的位移，这种情况下，刚性大的高压供气系统会妨碍模型的位移，也就是说供气系统对模型产生了一定的作用力，此时天平测得的是气动力与供气系统的干扰力的合理。实验的测量系统希望得到的是模型和发动机模拟器所受到的气动力，而供气系统对天平的测量结果产生了干扰，如何减少高压供气系统对天平测量的干扰是动力模拟试验中的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种通过布设若干个柔性节能够将供气系统对天平的干拢量降低到1%。以下，对实验结果的影响可忽略的用于高速风洞动力模拟实验的空气桥。采用的技术方案是
用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，包括固定支架、进气端弯管、出气端弯管、角弯管、U型弯管、柔性节。所述的进气端弯管两个角弯管、U型弯管和出气端弯管组成一个螺旋方形管路上布设有四个结构相同的柔性节，其中U型弯管两端分别通过两个柔性节与两个角弯管的一端连接，两个角弯管的另一端分别通过另两个柔性节与进气端弯管和出气端弯管连接，进气端弯管与来流管路连接，出气端弯管与进入模型的供气管路连接，进气端弯管固定连接在固定支架上。上述的四个结构相同的柔性节，包括两个法兰管、联结节、波纹管、密封垫及连接环。联结节的两侧端面上设有螺纹孔，波纹管设在联结节内部，波纹管的两端焊接有连接环，连接环的端面上设有螺纹孔。两个法兰管的法兰上设有内外两圈通孔，两法兰管对接， 其对接部位于波纹管内，两法兰管分别以其法兰通过螺钉固定连接在联结节及连接环的两侧端面上，其法兰与连接环之间设有密封垫，使法兰管与波纹管形成密封的管路。上述的进气端弯管、出气端弯管、角弯管和U型弯管的两端均设有法兰状凸台及穿装在弯管上与法兰凸台相匹配带内孔凸缘的螺母，各弯管通过螺母与柔性节的法兰管螺纹连接，法兰管的端面与弯管端面间设有密封圈。
上述的进气端弯管固接一个90°的折板，进气端弯管通过折板与固定支架固定在一起。上述的柔性节两侧法兰管位于波纹管内的对接处保有0. 5—Imm的间隙，其中一个法兰管的端面为外圆倒角，另一个法兰管的端面为内圆倒角。上述的柔性节中刚度相对较大的联结节与刚度相对较小的波纹管相配合使用，使柔性节在轴向可拉伸或压缩，形成柔性管路，同时刚度较大联结节能够限制刚度较小波纹管在设定范围内拉伸、压缩和弯曲。上述的四个柔性节，其中两个柔性节水平设置，两个柔性节竖直设置，能够在六自由度范围内充分消除模型位移、高压气流对天平测量的干扰。本发明结构紧凑，空气桥的主体部分呈螺旋方形，各元件的拆装方便，各元件的参数经过计算取得，并在设计的后期校核比对了空气桥与天平的刚度。整个空气桥的设计科学严谨，增加了空气桥的供气管路对天平测量的影响可忽略，实验性能可靠，保证了实验数据的准确性。
图1为本发明的结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为本发明柔性节结构示意图。图4为图3的A— A剖视图。
具体实施例方式用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，包括固定支架9、进气端弯管11、出气端弯管1、角弯管10、U型弯管7、柔性节。所述的柔性节为四个结构相同的柔性节3、5、6、8，包括两个法兰管13、17、联结节15、波纹管16、密封垫18及连接环19。联结节15的两侧端面上设有螺纹孔，波纹管19设在联结节15内部，波纹管16的两端焊接有连接环19，连接环19的端面上设有螺纹孔。两个法兰管13、17的法兰上设有内外两圈通孔，法兰管13与法兰管17对接并保有0. 8mm的间隙，其对接部位于波纹管16内，其中一个法兰管13的端面为外圆倒角20，另一个法兰17的端面为内圆倒角21，形成随气流方向的同向倒角。两法兰管13、17分别以其法兰通过螺钉14固定连接在联结节15及连接环19的两侧端面上，其法兰管与连接环之间设有密封垫18，使法兰管13、17与波纹管16形成密封的管路。所述的进气端弯管11、出气端弯管1、角弯管10和U型弯管7的两端均设有法兰状凸台及穿装在弯管上与法兰凸台相匹配带内孔凸缘的螺母2。所述的进气端弯管11、两个角弯管10、U 型弯管7和出气端弯管1组成一个螺旋方形管路，在螺旋方形管路上布设有四个结构相同的柔性节3、5、6、8，其中U型弯管7两端分别通过两个水平布设的柔性节6、8两端法兰管与两个角弯管10 —端螺母和U型弯管7两端螺母2螺纹连接，将U型弯管7和两个角弯管 10连接，两个角弯管10的另一端分别通过两个竖直布设的柔性节5、3同样与进气端弯管 11和出气端弯管1连接，所述法兰管的端面与各弯管端面间均设有密封圈4。所述进气端弯管11固定连接一个90°折角的折板12，通过折板12与固定支架9固定，固定支架9另一端固定在风洞上。出气端弯管1与模型的供气管路相连接，进气端弯管11与气源管路相连接。所述四个柔性节，其中两个水平设置，两个竖直设置，其柔性节中刚度相对较大的联结节15与刚度相对较小的波纹管16相配合使用，使柔性节在轴向可拉伸或压缩，形成柔性管路，同时刚度较大联结节能够限制刚度较小波纹管在设定范围内拉伸、压缩和弯曲，能够在六自由度范围内充分消除模型位移、高压气流对天平测量的干扰，构成用于高速风洞动力模拟实验的空气桥。工作原理
1、通过装有空气桥的供气管路给模型的发动机供气；模型受到风洞气流的气动载荷。2、高压气流通过来流管路进入到空气桥。来流管路在高压气流的作用下，会有一定的作用力和振动，固定支架消除了来流管路对空气桥的影响。3、高压气流流经空气桥。四个柔性节中的两个水平布置，另两个竖直布置。柔性节的波纹管在高压气流的作用下发生拉伸和膨胀，且发生一定的弯曲。波纹管外部的联结节的垂直布置的两组梁允许波纹管有一定的变形且将变形控制在一定的范围内。波纹管内部的管道的端面倒角减少气流的冲击。4、模型在气动力和自重的作用下产生一定的位移，与模型连接的进气管路也有一定的位移。如果整个进气管路的刚度很大，管路势必会抵抗进模型的位移，从而产生对天平的反作用力，干扰天平的测量。由于空气桥作为进气管路的一部分，首先消除了来流管路的影响，其次，空气桥的变形消除了与模型位移的影响，由于空气桥的刚度远小于半模天平的刚度，空气桥对半模天平的影响可忽略，保证半模天平测量的是模型所受的气动力。
权利要求
1.用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，包括固定支架(9)、进气端弯管(11)、出气端弯管(1)、角弯管(10)、u型弯管(7)、柔性节，其特征在于所述的进气端弯管(11)、两个角弯管(10)、U型弯管(7)和出气端弯管(1)组成一个螺旋方形管路上布设有四个结构相同的柔性节(3)、(5)、(6)、(8)，其中U型弯管(7)两端分别通过两个柔性节(6)、(8)与两个角弯管(10)的一端连接，两个角弯管(10)的另一端分别通过另两个柔性节(3)、(5)与进气端弯管(11)和出气端弯管(1)连接。
2.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，其特征在于所述的四个结构相同的柔性节(3)、(5)、(6)、(8)，包括两个法兰管(13)、(17)、联结节(15)、波纹管 (16)、密封垫(18)及连接环(19)，联结节(15)的两侧端面上设有螺纹孔，波纹管(16)设在联结节(1 内部，波纹管(16)的两端焊接有连接环(19)，连接环(19)的端面上设有螺纹孔，两个法兰管(1；3)、(17)的法兰上设有内外两圈通孔，两法兰管(1；3)、(17)对接，其对接部位于波纹管(16)内，两法兰管(1 、(17)分别以其法兰通过螺钉(14)固定连接在联结节(1 及连接环(19)的两侧端面上，其法兰与连接环(19)之间设有密封垫(18)。
3.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，其特征在于所述的进气端弯管(11)、出气端弯管(1)、角弯管(10)和U型弯管(7)的两端均设有法兰状凸台及穿装在弯管上与法兰凸台相匹配带内孔凸缘的螺母O)，各弯管通过螺母O)与柔性节的法兰管(1 、(17)螺纹连接，法兰管的端面与弯管端面间设有密封圈(4)。
4.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，其特征在于所述的进气端弯管(11)固接一个90°的折板(12)，进气端弯管(11)通过折板(12)与固定支架(9) 固定在一起。
5.根据权利要求2所述的用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，其特征在于所述的柔性节两侧法兰管(13)、(17)位于波纹管(16)内的对接处保有0. 5—Imm的间隙，其中一个法兰管(13)的端面为外圆倒角，另一个法兰管(17)的端面为内圆倒角。
6.根据权利要求2或5所述的用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，其特征在于所述的柔性节中刚度相对较大的联结节(15)与刚度相对较小的波纹管(16)相配合使用，使柔性节在轴向可拉伸或压缩，形成柔性管路，同时刚度较大联结节能够限制刚度较小波纹管在设定范围内拉伸、压缩和弯曲。
7.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，其特征在于所述的四个柔性节(3)、(5)、(6)、(8)，其中两个柔性节(6)、(8)水平设置，两个柔性节(3)、(5)竖直设置，能够在六自由度范围内充分消除模型位移、高压气流对天平测量的干扰。
全文摘要
用于高速风洞动力模拟实验的空气桥，包括固定支架、进气端弯管、出气端弯管、角弯管、U型弯管、柔性节，其特征在于所述的进气端弯管、两个角弯管、U型弯管7和出气端弯管组成一个螺旋方形管路上布设有四个结构相同的柔性节，其中U型弯管两端分别通过两个柔性节、与两个角弯管的一端连接，两个角弯管的另一端分别通过另两个柔性节、与进气端弯管和出气端弯管连接。本发明结构紧凑，空气桥的主体部分呈螺旋方形，各元件的拆装方便，各元件的参数经过计算取得，并在设计的后期校核比对了空气桥与天平的刚度。整个空气桥的设计科学严谨，增加了空气桥的供气管路对天平测量的影响可忽略，实验性能可靠，保证了实验数据的准确性。
文档编号G01M9/04GK102564726SQ201010605090
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者宋文成, 王丽萍, 王彤, 白玉平, 赵文涛 申请人:中国航空工业第一集团公司沈阳空气动力研究所