一种风洞实验阵风发生装置的制作方法

本实用新型涉及飞行器阵风风洞实验研究领域，尤其涉及一种风洞实验阵风发生装置。

背景技术：

飞行器阵风风洞实验对风场具有特定的要求，一般要求飞行器前方的来流是非定常且随时间变化的非均匀气流。为了在风洞实验中实现所需要的阵风环境，通常要在风洞口安装特定的阵风发生装置。较为常规的做法是在风洞出口处设计一套通过电机带动四杆机构驱动的叶栅，通过叶栅的摆动来改变风洞出口处的来流方向，从而实现垂直方向风速的变化。该方法设计的阵风发生器往往依附于风洞安装，灵活性较差，无法针对飞行器的大小、形状以及在风场的特殊要求，调节阵风发生器到实验模型之间的距离、高度，从而调节实验模型所处于的流场范围。同时，该方法设计的阵风发生器往往只能产生一种或少数幅值类型的阵风环境，产生的阵风类型比较单一。

综上，现有技术中的阵风发生器安不能独立安装，必须依附于风洞，灵活性差，并且阵风的产生方式单一，所产生的阵风不能真实的模拟现实中的气流变化，满足实验对阵风的要求。

技术实现要素：

本实用新型提供一种风洞实验阵风发生装置，能够实现阵风载荷减缓主动控制风洞实验研究所需要的阵风流场环境。

一种风洞实验阵风发生装置，包括：驱动机构、叶栅摆动机构、控制系统和机架，所述机架内部上方设置机栅摆动机构, 防止对隔离反射板（20）的安装造成干涉影响，叶栅摆动机构连接所述控制系统,所述控制系统连接所述驱动机构。

进一步的，叶栅摆动机构包括中间叶栅（7）、两侧叶栅（9）、齿轮（8）、叶栅驱动机构（14），中间叶栅（7）的轴垂直于齿轮（8），并且和齿轮（8）固定安装，中间叶栅（7）和两侧叶栅（9）通过叶栅驱动机构（14）连接。

进一步的，叶栅驱动机构（14）包括卧式轴承座（141）、连杆安装板（143）、螺栓调心轴承（144）和第二连杆（145），两侧叶栅（9）的轴通过卧式轴承座（141）和连杆安装板（143）连接，连杆安装板（143）通过螺栓调心轴承（144）和第二连杆（145）连接。

进一步的，所述驱动机构包括同步带轮(2)、第一连杆(4)、齿条(5)、滑块(6)，同步带轮（2）连接第一连杆(4)，第一连杆(4)连接齿条（5），齿条（5）和齿轮（8）啮合，齿条（5）设置在滑块（6）上，所述机架上设置和所述滑块（6）配合的导轨。

进一步的，同步带轮（2）上设置若干个与轴心距离不同的通孔，利用所述通孔和第一连杆（4）配合连接，能够改变曲柄的长度，以达到改变叶栅摆动机构最大摆角的目的。

进一步的，所述控制系统包括电机(19)、变频器和主轴（1），主轴（1）和同步带轮（2）紧固连接，电机（19）连接并驱动主轴（1），所述变频器连接电机（19）。

进一步的，所述机架均采用4080工业铝型材。

进一步的，所述机架底部还安装脚轮(15)和蹄脚(16)，脚轮（15）和蹄脚(16)能够方便移动、保持稳固、便于调节高度。

进一步的 ，电机（19）安装编码器，测量电机（19）的实际转速，中间叶栅（7）下端安装编码器，测量摆动频率和摆动幅值。

本实用新型的有益效果为：能够独立于风洞安装，实现多种叶栅摆幅角，使得经过阵风发生器的流场更加丰富。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型装置的传动机构结构示意图；

图2是本实用新型装置的同步带轮具体安装结构示意图；

图3是本实用新型装置的叶栅摆动机构结构示意图；

图4是本实用新型装置的叶栅与顶部的驱动机构具体安装结构示意图；

图5是本实用新型装置的脚轮和蹄脚配合安装结构示意图；

图6是本实用新型装置的总体结构示意图。

图中，1-主轴，2-同步带轮，3-卧式轴承座，4-第一连杆，5-齿条，6-滑块，7-中间叶栅，8-齿轮，9-两侧叶栅，10-齿条安装板，11-机架，12-螺栓调心轴承，13-锁紧螺钉，14-叶栅驱动机构，15-脚轮，16-蹄脚，17-脚轮蹄脚安装板，18-T型螺栓，19-三相变频电机，20-反射隔离板，141-卧式轴承座座，142-锁紧螺钉，143-连杆安装板，144-螺栓调心轴承，145-第二连杆，146-压紧螺母。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

本实施例提供了一种风洞实验阵风发生装置，包括驱动机构、叶栅摆动机构、控制系统和机架。

驱动机构包括主轴1、同步带轮2、卧式轴承座3、第一连杆4、齿条5和滑块6。第一连杆4与同步带轮2、第一连杆4与齿条5均通过螺栓调心轴承12连接。同步带轮2上开有7组与轴心距离不同的螺纹孔，如图2所示，能够改变曲柄的长度，以达到改变叶栅摆幅的目的。第一连杆4和同步带轮2通过螺栓轴承12实现连接，螺栓轴承12带螺纹一端与同步带轮2连接，另一端通过卧式轴承座3夹紧固定，卧式轴承座固定于连杆一端。

所述叶栅摆动机构包括中间叶栅7、两侧叶栅9、叶栅驱动机构14以及用于驱动叶栅转动的齿轮8，如图3所示。所采用的叶栅为三组NACA0018的翼型，展长300mm，弦长200mm，两侧叶栅9到中间叶栅7的轴心距离为300mm。中间叶栅7为主动叶栅，通过叶栅驱动机构14带动两侧从动叶栅9实现同步运动。为保证叶栅高频摆动时的安全性，在另一侧增加第二连杆145，形成对称的平行四边形。叶栅驱动机构14安装在机架上端，以防止对隔离反射板的安装造成干涉影响。

叶栅驱动机构14和叶栅的具体安装结构如图4所示，一方面通过叶栅驱动机构14中的连杆安装板143和叶栅轴的轴肩纵向接触并由压紧螺母146压紧，实现传动；另一方面通过卧式轴承座141和锁紧螺钉142配合横向紧固叶栅轴。采用纵向和横向配合相结合的方式驱动叶栅，不仅可以增大与轴的接触面积，从而增大摩擦力，防止在叶栅高频运动时出现打滑。另外，在叶栅最初安装时，还能调整三个叶栅的初始角度，保证三个叶栅的具有相同的初始角度。为增加叶栅的摆角范围，叶栅的驱动采用可更换使用的两种规格的齿轮，配合上述同步带轮上7组与轴心距离不同的螺纹孔，总共可实现14种叶栅摆幅角，使经过阵风发生器的流场更加丰富多样化。

所述控制系统包括三相变频电机19和变频器。三相变频电机接380V交流电，功率为1.5KW，具有恒功率调频和恒转速调频两种调速方式，变频器变频范围0~500Hz。为获得电机转速与变频器调频的关系，在电机上加装光电编码器，以测量电机的实际转速。另外在中间叶栅的下端同样装有光电编码器，用来测量的叶栅的摆动频率和摆动幅值。

所述机架11均采用4080工业铝型材，并通过T型螺栓加固在一起。在铝型材设有U型槽，通过T型螺栓和强力角件配合可以任意调整工件在铝型材上的位置，非常灵活方便。另外在阵风发生器底部还安装有脚轮15和蹄脚16，如图5所示，并通过T型螺栓18紧固于阵风发生器底端。脚轮使阵风发生器移动起来更加方便；蹄脚一方面可以保证阵风发生器的稳固性，另一方面还可以调节阵风发生器的高度，脚轮和蹄脚配合使用可保证实验模型位于合适的流场区域内。

为了使经过叶栅摆动产生的流场具有更好的稳定性，在叶栅的两端还设立了两片平行隔离反射板20，如图6所示，用来减少外部气流的干扰。

综上，本实用新型的有益效果是：

能够独立于风洞安装，实现多种叶栅摆幅角，使得经过阵风发生器的流场更加丰富；

本实用新型中间叶栅为主动叶栅，通过四杆机构带动两侧从动叶栅，实现同步运动。四杆机构中通过卧式轴承座和压紧螺母紧固叶栅轴，一方面可以加大与轴的接触面积，防止在叶栅高频运动时出现打滑,另一方面能够独立调节三个叶栅安装的初始角度；

本实用新型所设计的阵风发生器独立于风洞安装，在阵风发生器底部还安装有脚轮和蹄脚,脚轮使阵风发生器移动起来更加方便,蹄脚一方面可以保证阵风发生器的稳固性，另一方面还可以调节阵风发生器的高度,脚轮和蹄脚配合使用可保证实验模型位于合适的流场区域；

本实用新型为了使经过叶栅摆动产生的流场具有更好的稳定性，在叶栅的两端还设立了两片平行隔离反射板，使经过阵风发生器的流场更加稳定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。