在高速风洞试验段内悬挂正装大尺度重模型的方法与流程

本发明属于风洞试验，具体涉及一种在高速风洞试验段内悬挂正装大尺度重模型的方法。

背景技术：

1、一般在正常飞行姿态下，飞行器的腹部是朝向下方的，背部是朝向上方的。对于某些吸气式飞行器，进气道及发动机内流道靠近腹部一侧。飞行器尾部设有尾喷管，是发动机出口喷流推力部件。

2、在风洞试验中，需要通过支架将飞行器模型安装放置于喷管流场中心一定范围内。飞行器模型腹部和尾部都不适合安装连接支架，而是通过背部支架与风洞试验段连接。若飞行器模型通过背部支架安装在试验段底部的安装平台上（简称为“背支”），则飞行器背部朝向下方，腹部朝向上方（简称为“反装”）。若飞行器模型通过背部支架安装在试验段顶部的基准悬挂平台上（简称为“悬挂”），则飞行器背部朝向上方，腹部朝向下方，这与正常飞行姿态是一致的（简称为“正装”）。

3、腹部进气式飞行器模型试验通常采用背支反装方式安装在试验段底部的安装平台上，这样便于在地面一侧安装模型、供油系统与测试系统。然而，这与正常飞行姿态是不一致的。飞行器腹部作为升力面，在正装状态下产生的向上的升力，在反装状态下产生的气动力却是向下的，与飞行器重力方向一致，二力叠加就要求测力天平的法向量程成倍增大，而这会给升力的准确测量带来更大的误差。在某些需要扣除重力干扰的情况下，向下的气动力会加剧重力干扰，这是很不利的。

4、若飞行器采用悬挂正装方式，升力与重力方向相反，能够模拟飞行器真实飞行姿态。在某些需要扣除重力干扰的情况下，向上的升力会减小甚至抵消重力干扰，有利于试验的开展。采用悬挂正装方式，需要在风洞试验段顶部设置固定的基准悬挂平台，将模型、测力装置和悬挂支架等全部悬挂安装在基准悬挂平台上。

5、基准悬挂平台一般要求固定不动。移动基准悬挂平台困难、复杂，而且会使其安装位置出现偏差，对试验造成影响。

6、一般，相对于宽敞的低速风洞而言，高速风洞试验段空间紧凑、甚至狭小，无法采用移动式工程机械辅助安装。对于小尺度轻模型，一般可采用人力搬运方式辅助安装。对于大尺度重模型而言，一般可采用行车吊装方式辅助安装。然而，在风洞试验段顶部设置固定的基准悬挂平台的情况下，厂房行车吊钩无法越过基准悬挂平台阻挡而从试验段顶部降至试验段内，更无法将飞行器模型从上至下吊装至基准悬挂平台下方。可见，单纯的行车吊装方式无法满足悬挂正装的应用需求，需要发展一种全新的用于在高速风洞试验段内悬挂正装大尺度重模型的安装方法。

7、现有技术中，2022年5月13日公布的中国发明申请cn114477024a公开了一种用于腹撑、尾撑及背撑模型的可移动安装平台，该平台主要是为大型风洞中模型的搬运提供了一种辅助工具，该平台可较好的解决大型风洞中多种方式支撑模型的移动安装问题。然而，该平台仅为一种辅助平台，且只限用于空间充足的大型风洞，且单件重量限制在25kg内，对于空间紧凑的高速风洞，大尺度重模型的悬挂安装问题依然没有给出一套完整的解决方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于解决高速风洞紧凑试验段内大尺度重模型悬挂正装问题，在固定基准悬挂平台的前提下，有效实现悬挂正装大尺度重模型安装、拆卸、更换，最大限度地减小安装偏差，提供一种用于在高速风洞试验段内悬挂正装大尺度重模型的安装方法。

2、为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

3、一种在高速风洞试验段内悬挂正装大尺度重模型的方法，安装全过程都在风洞内部进行；基准悬挂平台固定在高速风洞试验段内不移动位置以保证其安装精度不降低，使用移动式升降平台使大尺度重模型正装到基准悬挂平台上，所述正装是指：大尺度重模型的腹部朝下、与飞行器真实飞行姿态一致的安装方式；

4、试验段顶盖位于整个试验段外围顶部，扩压器和基准悬挂平台都位于试验段内部试验段顶盖的下方，定义：下方为重力方向；

5、扩压器上部开口部件位于扩压器顶部收缩段一侧，收缩段是指沿着气流流向方向扩压器直径逐渐缩小的一段，扩压器底部开口部件位于扩压器收缩段底部，扩压器上部开口部件和扩压器底部开口部件向下的投影为矩形；

6、喷管和试验段相接，喷管用于喷出实验来流，基准悬挂平台位于扩压器和喷管之间，t型槽平台位于试验段内部，t型槽平台的一端位于扩压器底部开口部件的下方、另一端位于基准悬挂平台下方；

7、大尺度重模型是指长度在3米以上、重量0.5吨以上的模型。

8、作为优选方式，所述方法包括如下步骤：

9、（a1）打开试验段顶盖，在风洞内部拆卸扩压器上部开口部件、扩压器底部开口部件；

10、（b1）操作行车吊装移动式升降平台、模型连接悬挂支架，从扩压器上部开口进入试验段；

11、（c1）风洞内部操作移动式升降平台，将大尺度重模型运送至已固定在高速风洞试验段内的基准悬挂平台下方；

12、（d1）风洞内部操作移动式升降平台上升，将大尺度重模型正装安装在基准悬挂平台底面；

13、（e1）风洞内部操作移动式升降平台下降，退至扩压器底部开口处；

14、（f1）操作行车吊装移动式升降平台，从扩压器上部开口离开试验段；

15、（g1）风洞内部安装扩压器底部开口部件、上部开口部件，关闭试验段顶盖。

16、作为优选方式，步骤（b1）中通过厂房行车的吊装带吊装飞行器模型的悬挂支架，移动式升降平台上设置枕木垫块，悬挂支架位于飞行器模型上方。

17、作为优选方式，t型槽平台用于供移动式升降平台和人行走；

18、基准悬挂平台用于悬挂大尺度重模型；

19、扩压器拆卸掉扩压器上部开口部件和扩压器底部开口部件后留下的扩压器上部开口和扩压器底部开口为模型和升降平台吊装出入试验段的竖直通道。

20、作为优选方式，扩压器上部开口部件和扩压器底部开口部件可拆卸式安装于扩压器收缩段，且与扩压器通过螺栓连接组合成扩压器整体。

21、作为优选方式，所述扩压器上部开口部件切除的开口圆弧最大至原圆弧的一半；

22、扩压器底部开口宽于t型槽平台、大于移动式升降平台最大四周外形尺寸。

23、作为优选方式，扩压器上部开口部件、扩压器底部开口部件上分别设置吊耳和便于安装吊环的螺纹孔位，并通过厂房行车吊装。

24、作为优选方式，所述移动式升降平台包括底部的轮胎，轮胎宽度大于t型槽平台的凹槽宽度，以防移动式升降平台的倾斜和卡位；

25、所述移动式升降平台长、宽均小于t型槽平台长宽尺寸，最大升高高度保证模型连接悬挂支架能与基准悬挂平台地面接触，额定载重量应大于模型重量；

26、移动式升降平台上设置枕木垫块，所述枕木垫块上端有顶丝螺纹，用于飞行器模型及连接悬挂支架的平整度微调；

27、所述t型槽平台水平平整，适合水平安放和固定升降平台，以及人行走。

28、作为优选方式，具体包括如下步骤：

29、（a2）打开试验段顶盖，依次拆卸并操作厂房行车使用钢丝绳吊装扩压器上部开口部件、底部开口部件至试验段外的厂房内地面上；

30、所述厂房行车能在试验段顶盖开启状态下使用钢丝绳吊装扩压器上部开口部件，也能从扩压器上部开口处下降并使用钢丝绳吊装扩压器底部开口部件；

31、（b2）将枕木垫块固定于移动式升降平台的工作台面上，以扩压器上部开口为入口，操作厂房行车使用钢丝绳吊装完全折叠的移动式升降平台，使其前进方向正对喷管的方向放在扩压器底部开口处的t型槽平台上；操作厂房行车使用钢丝绳吊装飞行器模型连接悬挂支架正向平整地放置在移动式升降平台上的枕木垫块上，保证大尺度重模型重心与移动式升降平台重心垂直方向重合，模型前方正对喷管方向；

32、（c2）操作移动式升降平台将大尺度重模型连接悬挂支架行进至试验段预定位置，使得大尺度重模型前体伸入喷管内预定长度；

33、所述预定位置指按照试验要求飞行器在试验段中的位置；

34、（d2）伸出移动式升降平台的四个支腿并固定以作为支撑点，操作移动式升降平台将大尺度重模型连接悬挂支架上升至基准悬挂平台底面，微调对准孔位后，使用工装辅助将基准悬挂平台与悬挂支架连接紧固；

35、所述基准悬挂平台固定在风洞试验段顶部，是大尺度重模型悬挂安装的基准平台，各向水平，两侧对称，厂房行车吊钩无法越过基准悬挂平台阻挡而从试验段顶部降至试验段内，更无法将飞行器模型从上至下吊装至基准悬挂平台下方；

36、（e2）模型悬挂安装完成后，收回移动式升降平台的支腿，启动移动式升降平台下降功能，使得大尺度重模型缓慢与枕木垫块分离，操作移动式升降平台下降折叠至最低位，行进至扩压器底部开口处；

37、（f2）操作厂房行车使用钢丝绳吊装移动式升降平台，从扩压器上部开口离开试验段；

38、（g2）依次操作厂房行车使用钢丝绳吊装扩压器底部开口部件、上部开口部件至扩压器对应位置并安装连接，关闭试验段顶盖。

39、本发明的使用场景是在高速风洞内某些特定试验（如抛罩分离试验，需要模型正装以模拟真实状态中的向下抛罩，常规反装方式无法进行该试验；如悬挂正装测力试验，需要使用内式天平对升力进行测试，只有模型正装才能使升力方向朝上）需要模型正装时，由于试验段紧凑无法直接操作厂房行车对模型进行吊装，也由于模型尺度大重量重无法通过人工进行悬挂安装，因而需要通过移动式升降平台对模型进行移动和上升悬挂安装。

40、本发明的有益效果为：本模型安装方法能在固定基准悬挂平台的前提下，有效实现悬挂正装大尺度重模型安装、拆卸、更换，最大限度地减小安装偏差。