一种用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置的制作方法

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置。

背景技术：

过失速机动是现代先进高机动飞行器必须具备的基本战术飞行能力，飞行器动态机动飞行时，飞行姿态剧烈变化，引发飞行器的绕流出现强烈的非定常特性，即流动分离、漩涡脱落、漩涡的空间位置和破裂点等随时间变化，会产生十分复杂的气动/运动、运动/运动耦合现象，气动力不仅取决于当时的运动参数，而且与运动的时间历程密切相关，具有强烈的非线性、非定常特征。目前常规的高速风洞试验大多是在固定速度或固定姿态角下进行的，给出的气动力是定常气动力，由此得到的试验结果不能充分反映飞行器机动飞行过程的气动力特点，从而造成飞行器的气动设计和飞行力学研究不得不以静态试验数据为主，难以纳入非定常气动力的动态影响，由此建立的气动力数学模型存在一定的局限性和不确定性，因此必须发展动态试验设备，建立动静态综合考虑的一体化风洞试验技术平台，研究动态效应对非定常气动力的影响，完善气动力数学模型。

目前使用的高速风洞动态失速试验设备采用横梁支撑，在风洞中的堵塞度较大，尤其在开展动态试验过程中，横梁的快速上下往复运动对风洞流场的影响较大，并且在模型较大迎角时横梁自身的气动阻力产生了较大的迎角恢复力矩，极大的增加了驱动电机的无效负载，严重时甚至会使驱动电机过载报错，导致运动机构失控。这些不利影响增加了高速风洞流场控制难度，降低了高速风洞流场精度，造成试验数据质量下降；同时，限制了动态失速试验的迎角范围，提高了电机负载需求，降低了电机使用寿命，增加了高速风洞试验成本，提高了高速风洞试验风险。

当前，亟需发展一种基于现有高速风洞装置和设备的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，以改进上述不利影响，建立动静态一体化风洞试验平台。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置。

本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，其特点是，所述的试验装置包括安装在风洞支撑机构上的固定弯刀，环抱在固定弯刀上的快速滑动接头，快速滑动接头的背气流面通过转轴连接驱动连杆，驱动连杆连接飞轮，动力输入轴固定在飞轮的轴心，伺服电机驱动和控制动力输入轴转动，减速器放大伺服电机的转矩。

所述的快速滑动接头的内部包括环抱在固定弯刀上的套筒形滚子框架，套筒形滚子框架上均布有阵列的滚子，快速滑动接头通过滚子沿固定弯刀滑动。

所述的固定弯刀在迎向风洞来流方向设置有尖劈ⅰ，背向风洞来流方向设置有尖劈ⅱ，在尖劈ⅰ和尖劈ⅱ的楔面上对称安装滚子。

所述的快速滑动接头的弧形长度大于套筒形滚子框架的弧形长度。

所述的快速滑动接头的上下两端封口，封口处与固定弯刀之间留有间隙。

所述的飞轮、动力输入轴、减速器和伺服电机均安装在高速风洞的试验段流场外。

所述的飞轮安装在高速风洞驻室内部；或者所述的飞轮安装在密封箱内，密封箱放置在高速风洞外部。

本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置的外形与高速风洞常规定常试验的弯刀机构相似，对高速风洞流场的支撑干扰形式相同，通过控制伺服电机亦可以开展常规定常试验，是一种基于弯刀支撑的动静态一体化风洞试验平台，能够获得动静态风洞试验对比研究结果。

本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置结构简单，安装便捷，经济性好。

附图说明

图1为本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置的结构示意图。

图2为本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置中的快速滑动接头结构示意图。

图3为本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置的风洞动态运行示意图。

图中，1.固定弯刀2.快速滑动接头3.驱动连杆4.飞轮5.动力输入轴6.减速器7.伺服电机8.套筒形滚子框架9.滚子10.快速滑动接头连接轴运行轨迹11.快速滑动接头最小迎角位置12.模型支杆13.试验模型14.快速滑动接头过程迎角位置15.快速滑动接头最大迎角位置16.风洞试验段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

如图1所示，本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置包括安装在风洞支撑机构上的固定弯刀1，环抱在固定弯刀1上的快速滑动接头2，快速滑动接头2的背气流面通过转轴连接驱动连杆3，驱动连杆3连接飞轮4，动力输入轴5固定在飞轮4的轴心，伺服电机7驱动和控制动力输入轴5转动，减速器6放大伺服电机7的转矩；

如图2所示，所述的快速滑动接头2的内部包括环抱在固定弯刀1上的套筒形滚子框架8，套筒形滚子框架8上均布有阵列的滚子9，快速滑动接头2通过滚子9沿固定弯刀1滑动。

所述的固定弯刀1在迎向风洞来流方向设置有尖劈ⅰ，背向风洞来流方向设置有尖劈ⅱ，在尖劈ⅰ和尖劈ⅱ的楔面上对称安装滚子9。

所述的快速滑动接头2的弧形长度大于套筒形滚子框架8的弧形长度。

所述的快速滑动接头2的上下两端封口，封口处与固定弯刀1之间留有间隙。

所述的飞轮4、动力输入轴5、减速器6和伺服电机7均安装在高速风洞的试验段流场外。

所述的飞轮4安装在高速风洞驻室内部；或者所述的飞轮4安装在密封箱内，密封箱放置在高速风洞外部。

实施例1

如图3所示，本发明的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置应用在某射流高速风洞中。

本实施例的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置的高速风洞试验过程如下：

1.固定弯刀1顺气流安装在风洞试验段16的出口端；

2.在固定弯刀1上安装套筒形滚子框架8；分别在套筒形滚子框架8的两组楔面上对称安装四组滚子9；将快速滑动接头2套装在套筒形滚子框架8上；

3.快速滑动接头2的背气流面通过转轴连接驱动连杆3；驱动连杆3通过飞轮4驱动，飞轮4安装在高速风洞驻室内部；伺服电机7通过减速器6驱动飞轮4；

4.模型支杆12安装在快速滑动接头2上，试验模型13安装在模型支杆12上；

5.高速风洞启动，风洞流场稳定后，打开伺服电机7，控制动力输入轴5，使得快速滑动接头2的连接轴沿快速滑动接头连接轴运行轨迹10运动，从快速滑动接头最小迎角位置11经快速滑动接头过程迎角位置14到达快速滑动接头最大迎角位置15；根据具体试验内容，快速滑动接头2可以进行定迎角阶梯运动或周期性往复运动，直至获得所需的试验数据后，关闭伺服电机7，再停止高速风洞，高速风洞试验结束。

本实施例中的飞轮4可以安装在密封箱内，密封箱放置在高速风洞外部。

本实施例中的伺服电机7既可以控制输出不同的转速和转动角位移，改变动态失速风洞试验状态，也可以将快速滑动接头2固定某一个位置即将试验模型13固定在某一个位置开展定常风洞试验。

技术特征：

1.一种用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，其特征在于，所述的试验装置包括安装在风洞支撑机构上的固定弯刀(1)，环抱在固定弯刀(1)上的快速滑动接头(2)，快速滑动接头(2)的背气流面通过转轴连接驱动连杆(3)，驱动连杆(3)连接飞轮(4)，动力输入轴(5)固定在飞轮(4)的轴心，伺服电机(7)驱动和控制动力输入轴(5)转动，减速器(6)放大伺服电机(7)的转矩；

所述的快速滑动接头(2)的内部包括环抱在固定弯刀(1)上的套筒形滚子框架(8)，套筒形滚子框架(8)上均布有阵列的滚子(9)，快速滑动接头(2)通过滚子(9)沿固定弯刀(1)滑动。

2.根据权利要求1所述的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，其特征在于，所述的固定弯刀(1)在迎向风洞来流方向设置有尖劈ⅰ，背向风洞来流方向设置有尖劈ⅱ，在尖劈ⅰ和尖劈ⅱ的楔面上对称安装滚子(9)。

3.根据权利要求1所述的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，其特征在于，所述的快速滑动接头(2)的弧形长度大于套筒形滚子框架(8)的弧形长度。

4.根据权利要求1所述的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，其特征在于，所述的快速滑动接头(2)的上下两端封口，封口处与固定弯刀(1)之间留有间隙。

5.根据权利要求1所述的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，其特征在于，所述的飞轮(4)、动力输入轴(5)、减速器(6)和伺服电机(7)均安装在高速风洞的试验段流场外。

6.根据权利要求5所述的用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置，其特征在于，所述的飞轮(4)安装在高速风洞驻室内部；或者所述的飞轮(4)安装在密封箱内，密封箱放置在高速风洞外部。

技术总结
本发明公开了一种用于高速风洞的动态失速弯刀试验装置。该试验装置包括安装在风洞支撑机构上的固定弯刀，环抱在固定弯刀上的快速滑动接头，快速滑动接头的背气流面通过转轴连接驱动连杆，驱动连杆连接飞轮，动力输入轴固定在飞轮的轴心，伺服电机驱动和控制动力输入轴转动，减速器放大伺服电机的转矩；快速滑动接头的内部包括环抱在固定弯刀上的套筒形滚子框架，套筒形滚子框架上均布有阵列的滚子，快速滑动接头通过滚子沿固定弯刀滑动。该试验装置的外形与高速风洞常规试验的弯刀机构相似，对流场的支撑干扰形式相同，通过控制伺服电机亦可以开展常规定常试验，是基于弯刀支撑的动静态一体化风洞试验平台，能够获得动静态风洞试验对比研究结果。

技术研发人员：马上;赵忠良;陶洋;杨海泳;李浩;王晓冰;李玉平;李乾
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
技术研发日：2020.02.12
技术公布日：2020.05.15