一种电控风洞试验保护装置的制作方法

本实用新型涉及风洞试验保护装置，属于航天航空工程领域。

背景技术：

在进行高超声速风洞试验时，风洞启动时的动压为正常动压的2～3倍，较高的动压有可能给试验机构造成破坏，需要一个装置在风洞启动时保护实验模型，使实验模型免受较大动压的直接冲击而发生破坏，曲柄滑块风洞试验保护机构的设计正是基于以上问题的考虑。

如图1所示，现有的风洞试验保护装置，在风洞启动时，把模型收起，待稳定的流场建立后，再用作动筒把实验模型推到反射板以外进行相关风洞试验。一旦发生颤振或者关车前，再把模型收到装置箱体内。

现有的风洞试验保护装置存在以下问题：

(1)占用空间大，整个收放装置需要在风洞内部无流场区域有一个较大的空间，很多风洞不具备这样的条件。

(2)结构可靠性低，由于采用双轴滑动，滑动机构在有小扰动时，可能会发生结构自锁，而无法实现模型的升降。

(3)加工要求较高，由于采用双轴结构，需要对双轴平行度进行校核，加工工艺较复杂。

(4)使用汽缸提供进行风洞试验控制动力，需要人员操纵，很难实现试验保护的自动化，在一些试验中增加了由于人员引起的实验误差。

技术实现要素：

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种高速风洞试验保护装置，利用较为简单的结构形式，简单有效的实现保护试验模型和完成风洞试验的目的。

本实用新型的技术解决方案是：一种电控风洞试验保护装置，包括保护板、反射板，伺服电机、支撑板，传动部件；

其中反射板与风洞壁相固定且反射板上设置与保护板形状一致的开口，伺服电机的输出连接传动部件，由传动部件将转动转换成上下直线运动，所述直线运动的输出端通过支撑板连接保护板；通过伺服电机的驱动控制传动部件带动保护板升降，保护板升起时位于风洞来流方向正前方。

优选的，所述的传动部件固定保护板除垂直升降以外的自由度。

优选的，所述的传动部件包括滑块、导轨、以及两个连接杆；导轨两端分别与反射板和风洞壁固定，滑块安装在导轨上，且与支撑板固定；两个连接杆通过铰接的方式连接在一起后一端与滑块铰接，另一端与导轨之间通过一个旋转轴连连接，旋转轴与伺服电机的输出轴连接。

优选的，所述的导轨由钢材制造。

优选的，两根连接杆的连接点之间、连接杆与滑块之间的铰接位置加有润滑油。

优选的，所述的传动部件包括固定块、T型传动杆、连杆；固定块固定在风洞壁上，且具有与T型传动杆竖直杆对应截面形状的通孔，T型传动杆的竖直杆从下向上插入所述的通孔，所述竖直杆的端部与支撑板固定；T性传动杆的横杆上设置滑道；连杆一端与伺服电机的输出轴固定，另一端设置凸出的滑杆，滑杆至于所述的滑道中。

优选的，所述的保护板与设置在反射板上的开口之间存在缝隙，缝隙的宽度0.5mm～1.5mm。

优选的，所述的保护板为V字形结构。

优选的，所述V字形结构的V字开口端沿来流方向在外壁设置斜面。

优选的，所述V字形结构的开口角度a不大于35度。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

1)结构简单，加工方便。

2)可以克服由于采用双轴系统而出现的系统锁死情况。

3)节约空间，适合大多数高速风洞。

4)结构反映相对较快，可以通过伺服电机控制保护板升降，而实现保护板升降自动化控制。

附图说明

图1为本实用新型风洞试验保护机构运行原理图；

图2为本实用新型风洞试验保护机构保护罩升起时仰视图；

图3为本实用新型风洞试验保护机构保护罩升起时俯视图；

图4为本实用新型风洞试验保护机构V字形保护板上视图；

图5为本实用新型风洞试验保护机构V字形保护板等轴视图；

图6中(1)(2)(3)(4)分别本实用新型保护板开口角度为30度、45 度、60度、90度时的流线图；

图7为本实用新型机构其他形式的等轴视图；

图中，1反射板、2反射板开口、3挡板、4滑块、5作动筒、6导轨、7 支座、8试验模型，9装置外框、10伺服电机、11导杆一、12导杆二、13保护板。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本实用新型作详细说明。

实施例1

如图1、图2、图3所示，本实用新型包括：反射板1、反射板开口2、支撑板3、滑块4、导轨6、试验模型8，伺服电机10、连接杆一11、12连接杆二12、保护板13。

其中反射板1和伺服电机10都与风洞壁相固定，保护板13为V字形金属板，从反射板开口2处穿过，通过焊接工业与支撑板3固定，导轨6两端设有螺栓，分别与反射板1和底部风洞壁相固定。连接杆一11、连接杆二12通过铰接相连，连接杆一另一端与滑块4铰接，连接杆二12与伺服电机10连接端通过旋转轴连接，在伺服电机10的动力控制下旋转。

机动原理图如图2所示，伺服电机控制连接杆二12绕下面的轴旋转，通过铰带动连接杆一11运动，在导轨6的限定下实现滑块4的升降，从而控制保护板13的升降，实现对风洞模型的保护。

安装时，最先将反射板1和导轨6与风洞壁固定，将保护板13与支撑板3 之间固定，并且安装到合适位置，再安装滑块4，使滑块4安装在导轨6上，并且一边通过螺栓固定在挡板3上；再将连接杆一11，连接杆二12通过铰相连，并且将连接杆一11的另一端铰接到滑块4上；将伺服电机10与连接杆二 12相连接，调整其位置，在合适的位置将其固定，最后安装试验模型8。

如图4、5所示，保护板呈V字形，可以在来流时对模型产生保护作用。保护板开口角度a不大于35度，既保障风洞试验的阻塞度要求，又可以在保护板后形成较大的保护区域(如图6所示保护板后的空白区域)。

反射板开口2与保护板之间存在缝隙，缝隙的宽度以0.5mm～1.5mm为宜，即方便结构在小变形的情况下移动，又不会使下部设备受到气流的影响。

导轨由钢材制造，不会由于风洞气流冲击而发生大变形，使用导轨滑块机构固定保护板除垂直升降以外的自由度。

两根连接杆连接点之间、连接杆与滑块之间均采用铰接方式连接。并加有润滑油，保障升降保护板顺利升降。

由于伺服电机的转速和相位可控，因此，可以使连接杆和升降保护板发生准确的位置改变。

具体的控制方式为：

在风洞开始吹风前，伺服电机10转动带动连接杆二12转动，在通过铰和连接杆一11的传动作用带动滑块4向上运动，从而使保护板13升起，起到保护风洞试验模型的目的，等风洞流场稳定后，再用相反的方式使保护板13降下，进行风洞试验。

实施例2

利用图7的传动部件替代上述实施例1中的滑块、导轨、以及两个连接杆。具体包括固定块、T型传动杆、连杆；固定块固定在风洞壁上，且具有与T型传动杆竖直杆对应截面形状的通孔，T型传动杆的竖直杆从下向上插入所述的通孔，所述竖直杆的端部与支撑板固定；T性传动杆的横杆上设置滑道；连杆一端与伺服电机的输出轴固定，另一端设置凸出的滑杆，滑杆至于所述的滑道中。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。