一种风洞超声速起动与关车的模型抑振装置的制作方法

文档序号:15093857发布日期:2018-08-04 14:05阅读:294来源:国知局

本发明涉及高速风洞试验领域,尤其是涉及一种风洞超声速起动与关车的模型抑振装置。



背景技术:

风洞在超声速起动、关车过程中,试验模型受冲击激波的影响抖动剧烈,容易造成试验模型支撑系统折断,破坏试验传感设备和风洞设备,是超声速风洞试验的一种重要安全隐患。冲击激波以正激波为主,正激波前后流场参数发生剧烈变化,经过试验模型区时遇到试验模型阻碍,各种力相互耦合导致试验模型整体或部件产生剧烈抖动。

抑振措施有以下几种方式:一种采用规避激波的思路,如模型投放法,该方法在风洞起动前将试验模型收起隐藏在风洞驻室空间里面,待冲击激波通过试验段且流场建立后,再通过机构将试验模型投放到试验段流场中,风洞关车时按照相反的顺序,先将试验模型收回,然后风洞关车使激波扫过空风洞;一种采用加强试验模型的思路,如模型夹持法,该方法通过额外的加固机构将试验模型固定住,使其具有更高的耐冲击能力,从而达到降低振动冲击的目的。

目前,常规的抑振装置在设计上均存在缺点,技术人员都在找不同的途径来克服这些问题,主要体现在以下几点:

无论是模型投放法还是模型夹持法,都需要在原有的模型支撑装置的基础上增加额外的机械装置,比如投放法需要在风洞壁上开设一个大面积的缺口,方便整个支撑装置进行投放,而投放完成后的试验过程中,缺口的存在会极大的影响风洞流场的稳定,因此又必须寻找一个途径来封闭缺口,这对于风洞结构和控制系统的要求非常高,同时增加了试验操作难度;

无论是模型投放法还是模型夹持法,辅助设备的设计都非常依赖试验模型外形,特别是模型夹持法中,如果被测模型是飞机类的大展弦比外形,那么夹持装置的设计就会非常困难,方法的通用性差。



技术实现要素:

本发明的目的是在现有的模型投放法和模型夹持法的基础上,设计一种控制简单的新结构,在不影响试验且不受被测模型外形限制的情况下,实现对于模型的抑振功能。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种风洞超声速起动与关车的模型抑振装置,包括试验模型和用于支撑试验模型的支撑装置,所述支撑装置支撑试验模型后固定在风洞内,所述试验模型的对称两侧分别设置有一块可以在风洞壁移动于试验模型之间移动的平板。

在上述技术方案中,所述平板的移动和固定由伸缩装置实现,所述伸缩装置包括设置在风洞外的电机和用于连接电机与平板的伸缩臂,所述风洞壁上设置有缺口,所述平板的尺寸与缺口一致。

在上述技术方案中,所述伸缩臂穿过风洞壁上的缺口,所述平板收缩进缺口时,平板的表面与风洞内壁齐平。

在上述技术方案中,所述平板通过伸缩臂移动,平板不与试验模型进行接触。

在上述技术方案中,所述平板为矩形板,两块矩形平板将试验模型夹在中间。

在上述技术方案中,所述矩形平板的长边与试验模型的轴线平行,矩形平板的短边迎着气流来流方向超出试验模型的前后两端。

在上述技术方案中,试验模型两侧对称的平板结构、平板的位置设置、平板的控制完全相同。

在上述技术方案中,在两块平板之间的试验模型可以为圆柱形外形的导弹和火箭,也可以为复杂外形的各类飞行器。

在上述技术方案中,当试验模型为圆柱形的外形时,两块平板结构可以对称设置在试验模型的任意两侧。

在上述技术方案中,当试验模型为复杂外形的飞行器时,两块平板结构设置在试验模型的正上下方。

本发明的实现原理是:采用两块平板结构,当风洞气动与关车时产生强烈的冲击激波,而前后两端伸出试验模型的平板边沿结构会将冲击激波进行切割,使得气流作用到试验模型上的力变小,从而减小试验模型的振动,避免损伤后端支撑装置上的精密天平元件和传感器等测量元件,从而使得被测试验模型可以固定在风洞内,确保试验安全。

综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

本发明一改传统的模型投放法,将试验模型固定设置在风洞中,改善了投放带来的控制难度增大、大展弦比模型无法投放等缺点;

本发明一改传统的模型夹持法,采用两块平板结构将试验模型夹在中间,但是平板不与试验模型接触,使得试验模型可以是风洞所允许的任意形状、任意尺寸,具有良好的通用性;

因此本发明采用平板结构,对其进行投放,结构简单、易于控制,由于不与试验模型接触,不会对传感设备造成任何干扰;

经过风洞试验表明,本发明的模型抑振装置可用于细长体类和大展弦比类试验模型,试验的方法是在超声速条件下采用动态数据采集系统获取试验模型在不同马赫数下的六分量受力数据。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:

图1为本发明的模型抑振装置整体视图;

其中:1是驱动电机,2是风洞壁板,3是试验模型,4是伸缩臂,5是平板,6是支撑装置。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。

如图1所示,本发明一改传统的模型投放法和模型夹持法,将试验模型固定在风洞中,通过投放平板来实现。

实施例一

当试验模型是弹箭类的细长体类结构时,将试验模型固定在支撑装置上,如图1中的支撑装置。

为了破坏高速气流产生的冲击激波给试验模型带来的破坏,采用两块矩形板对称设置在试验模型的两侧。因为试验模型是细长体类结构,所以两块矩形板可以上下对称、也可以左右对称、或者斜对称。矩形板的长度需要大于试验模型,且在面向气流来流方向,矩形板的前沿要伸出试验模型的前后两端,使得冲击激波直接作用到矩形板上,减少冲击激波带来的危害。

方案中的两块矩形板是采用投放法的思路设计的,包括一个电机、伸缩臂和矩形板,用于驱动的电机设置在风洞外,并由控制系统进行控制;在风洞壁上设置一个贯通的缺口,矩形板的尺寸正好与缺口的尺寸相当,当矩形板放置在缺口内时,整个风洞内壁是一个完整的光滑面,不会影响风洞的正常结构和使用。矩形板的两个面,其中一个面用于固定连接伸缩臂,这样在控制系统的控制下,电机驱动伸缩臂就可以带动矩形板在风洞内壁与试验模型之间自由移动。

实施例二

当试验模型是大展弦比类的飞行器时,矩形板只能设置在风洞的上方和下方,将整个试验模型夹在其中。

从上述的两个实施例可以看出,本方案中采用投放矩形板的抑振方法具有通用性,可以根据试验模型的不同设置不同位置的矩形板。整个试验过程如下:

在风洞进行超声速起动前,驱动电机运行,带动伸缩臂运行,推动平板向试验模型方向运动,直到某个与试验模型不接触的位置,停止;

此时风洞进行超声速起动,流场稳定后,驱动电机运行,带动伸缩臂运行,拉动平板向风洞壁板方向运动,直到与风洞壁板开孔完全吻合,停止;

当风洞需要关车时,驱动电机运行,带动伸缩臂运行,推动平板向试验模型方向运动,直到某个与试验模型不接触的位置,停止;

此时风洞进行超声速关车,关车程序结束后,驱动电机运行,带动伸缩臂运行,拉动平板向风洞壁板方向运动,直到与风洞壁板开孔完全吻合,停止。

注意,在试验过程中,两块矩形板在伸缩过程中一定要以试验模型为中心呈完全对称。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

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