用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风洞试验装置，特别是涉及用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片。
【背景技术】
[0002]大尺寸脉冲风洞是一种空气动力学试验装置。它由高压段、双膜夹膜机构、低压段、单膜夹膜机构、喷管和真空试验段组成。在高压段和低压段之间是双膜夹膜机构，用于装卡两个高压膜片组成中压段。低压段与喷管之间是单膜夹膜机构，用于低压膜片的装卡，将低压段和真空段隔开。
[0003]试验过程中，整个风洞被三个膜片分成高压段、中压段、低压段和真空段，开始试验时，压力达到需求压力后，中压段气体放空，高压与低压段之间没有中压段的缓冲，使得高压膜片瞬间达到破坏极限，双高压膜片破裂，高压气流向低压段并产生激波，激波突破低压膜片后，气流进入喷管并形成流场，整个运行过程结束。目前，大尺寸脉冲风洞高压膜片采用没有抗拉孔的金属圆片，试验过程中，其受力状态主要为气流对于开片面积上的拉应力，试验时在脉冲拉力的作用下经常发生撕裂和膜片脱落的现象，金属碎片在高速气流的作用下可破坏管壁和试验模型，严重威胁试验的正常进行。
【发明内容】
[0004]本实用新型通过改变膜片的外形结构，增加外部约束，改变膜片受力结构，在不改变夹膜机构夹膜面积的基础上，避免了脉冲拉力作用下造成的膜片断裂和脱落，保障试验的安全进行。
[0005]本实用新型提供的一种用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片。包括具有多个抗拉孔的金属圆片，所述金属圆片一侧表面上开设有未穿透所述金属圆片的米字沟槽，所述米字沟槽以所述金属圆片的圆心为交叉点，所述多个抗拉孔围绕所述米字沟槽等间距地开设在同一圆周上，所述抗拉孔孔心到所述金属圆片圆心的距离与所述金属圆片半径之比为
0.9左右。
[0006]优选按权利要求1所述的用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片，其特征在于:所述金属圆片的直径为420mm，所述孔心距为380mm。
[0007]优选所述米字沟槽为三条相同的直线沟槽，以各自的中点相交叉，相邻两沟槽角度间隔为60度，沟槽的深度和宽度由膜片的极限承载能力决定。
[0008]本实用新型的有益效果是:脉冲风洞在试验进行时，破膜后产生的拉应力很大，往往造成膜片的撕裂和飞出。出于经济和占地空间考虑，膜片尺寸不能无限增大，因此夹膜机构的夹膜面积限制了膜片尺寸，这就造成实际的摩擦力不足的问题。本实用新型提供的一种用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片，在保证原有尺寸的基础上，经过机械加工出抗拉孔，通过改变膜片的外形结构，增加外部约束，改变膜片受力结构，在不改变夹膜机构夹膜面积的基础上，其受到脉冲拉力作用下不易发生膜片断裂和脱落。
【附图说明】
[0009]图1是金属磨片结构图。
[0010]图2是金属膜片局部剖面示意图。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图对本实用新型进一步详细说明
[0012]如图1、2所示，金属圆片I的半径为D，厚度为H。本实施例中，金属圆片I的直径为420mm。金属圆片I上具有等间距均匀分布在同一圆周上的若干个抗拉孔2和大致米字形分布的沟槽3。抗拉孔2的孔心距是380mm，通常可取抗拉孔2的孔心距d与金属圆片I的半径D的比值d/D为0.9左右。孔心距是指抗拉孔2的孔心到金属圆片I的圆心的距离。另外抗拉孔2的分布如图1所示的角度a均布，根据抗拉要求可以改变a的角度大小实现不同个数η和分布方式。抗拉孔用作安装金属圆片I的安装销孔。沟槽3为相同的三条直线沟槽以其中点相交叉于金属圆片I的圆心处，分布如图1所示的角度b = 60度均布，用于诱导破膜，长度L，宽度h和深度c的选择根据承载压力的要求可以改变。膜片的极限承载能力是根据所设计的大尺寸脉冲风洞要求来决定的，也就是再根据大尺寸脉冲风洞所设计的参数来设计该膜片的材料，厚度，抗拉孔尺寸和沟槽尺寸。
【主权项】
1.一种用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片，其特征在于:包括具有多个抗拉孔的金属圆片，所述金属圆片一侧表面上开设有未穿透所述金属圆片的米字沟槽，所述米字沟槽以所述金属圆片的圆心为交叉点，所述多个抗拉孔围绕所述米字沟槽等间距地开设在同一圆周上，所述抗拉孔的孔心到所述金属圆片圆心的距离与所述金属圆片半径之比为0.9左右。2.按权利要求1所述的用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片，其特征在于:所述金属圆片的直径为420mm，所述孔心距为380mm。3.按权利要求1所述的用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片，其特征在于:所述米字沟槽为三条相同的直线沟槽，以各自的中点相交叉，相邻两沟槽角度间隔为60度，沟槽的深度和宽度由膜片的极限承载能力决定。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于大尺寸脉冲风洞的薄边金属膜片。该膜片包括：一个具有抗拉孔的金属圆片，其中一侧开有米字形沟槽。该膜片采用金属板切割成圆形薄片，再经过机械加工出抗拉孔，在与夹膜机构装配后，在抗拉空的作用下，将原来的摩擦力改为抗拉孔对销子的拉应力。通过此方法设计的膜片抗拉伸能力大幅提高，可有效防止气流产生的拉伸力带来的膜片撕裂和破坏变形。避免了由于夹膜机构尺寸限制，加紧面积不足造成的膜片飞出问题，保护了脉冲风洞管道内壁和试验模型。
【IPC分类】G01M9/04
【公开号】CN205228769
【申请号】CN201521031795
【发明人】吴健, 林键, 庞建
【申请人】中国航天空气动力技术研究院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月11日