一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置及测量方法与流程

本发明涉及风洞喷管控制领域，具体讲是一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置及测量方法。

背景技术：

1、宽温域风洞是用于飞行器变雷诺数试验的专用试验设备，其型面精度对于流场指标至关重要。在常温风洞中，往往通过操作人员手持激光扫描仪或者激光跟踪仪，实现喷管型面的测量。但是宽温域风洞最低工作温度会低至-163℃以下，宽温域下不仅操作人员难以进入风洞内部，而且一般的测量设备也无法在如此宽的温度下工作，导致现有设备均无法实现宽温域下型面测量。

技术实现思路

1、因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置及测量方法，本发明适用于宽温域风洞。

2、一方面，本发明提供了一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置，包括应变传感器、温度补偿块、温度补偿传感器和数据解调与分析系统；

3、所述应变传感器和温度补偿块分别固定于宽温域风洞多支点柔壁喷管的柔性壁板的背气流面；

4、所述温度补偿传感器固定于所述温度补偿块；

5、所述应变传感器、温度补偿块和温度补偿传感器与所述数据解调与分析系统连接。

6、另一方面，本发明提供了一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量方法，包括如下步骤：

7、s100、在柔性壁板的相邻支撑板之间至少安装一个所述宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置；

8、s200、在宽温域下检测柔性壁板应变，并利用温度补偿传感器进行宽温域下补偿；利用应变测点数据进行线性插值，得到应变分布曲线；利用应变推导出柔性壁板的力/力矩分布曲线；

9、s300、建立柔性壁板的多点支撑动约束梁的模型，并分段求解梁变形。

10、可选的，其中分段求解梁变形中求解的方法包括如下步骤：

11、s301、对第一段曲线的曲率与弯矩之间关系进行微分，得到转角、弧长、弯矩三者的积分关系；

12、s302、再根据已知的第一段柔性壁板的边界条件，求解出积分方程的常数项，进而得到柔性壁板变形曲线的椭圆积分表达式。

13、s303、对于之后的第 i段柔性壁板，其边界条件为前一段尾端的转角和位移；将第 i段考虑成旋转一定角度的悬臂梁来计算，旋转角度为前一段自由端的转角，再利用s301至步骤s303求解该段柔性壁板的变形；当完成所有段柔性壁板变形求解后即可得到完整的变形曲线，其中 i是柔性壁板的段数。

14、本发明具有如下优点：

15、本发明提供一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置及测量方法，适用于宽温域，在实施时风洞中不需要对柔性壁板的型面变形和位移进行直接测量，避免了高温或者低温对测量仪器的影响，只需要通过对温度修正后的应变值进行数据处理，即可得到整个型面的变形结果，极大降低了宽温域环境下柔性壁板变形测量的难度，为型面精确控制提供了有力支撑。

技术特征：

1.一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置，其特征在于：包括应变传感器、温度补偿块、温度补偿传感器和数据解调与分析系统；

2.一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量方法，其特征在于，其中分段求解梁变形中求解的方法包括如下步骤：

4.根据权利要求2所述一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量方法，其特征在于，其中步骤s200的具体方法是：

5.根据权利要求3所述一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量方法，其特征在于，其中步骤s301的具体方法是：

6.根据权利要求5所述一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量方法，其特征在于，其中步骤s302的具体方法是：

技术总结
本发明属于风洞喷管控制领域，公开了一种宽温域风洞多支点柔壁喷管型面测量装置及测量方法，其中测量装置包括应变传感器、温度补偿块、温度补偿传感器和数据解调与分析系统；所述应变传感器和温度补偿块分别固定于宽温域风洞多支点柔壁喷管的柔性壁板的背气流面；所述温度补偿传感器固定于所述温度补偿块；所述应变传感器、温度补偿块和温度补偿传感器与所述数据解调与分析系统连接。本发明不仅仅适用于低温风洞，也适用于多种温度环境，解决了传统设备没法在宽温域环境下测量柔性壁板参数的问题。

技术研发人员：尉成果,阳灿,王培源,杜立强,王强
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25