CN105115693A - 一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构，它包括气压作动筒、立柱、止动夹、电磁阀和气源，止动夹的一端为金属板，金属板的外缘形成广角切口，广角切口末端形成一个窄缝，该窄缝用于夹住模型加装的立柱；止动夹的另一端与气压作动筒的活塞伸缩杆连接，气压作动筒的两端具有接口A、接口B，两接口分别通过输气管路与气源连接，输气管路上安装有电磁阀。在流场不稳定的阶段或模型振动幅值过大时，由于本发明防护机构的作用，模型振动受到限制，降低了模型发生意外损坏的风险。对于保证试验模型安全，确保试验成功，降低试验成本具有重大的意义。

Description

一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构

技术领域

本发明涉及一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构，属于飞行器设计气动弹性试验领域。

背景技术

嗡鸣模型风洞试验是在高速风洞中模拟所需真实流场，通过传感器测得模型在流场中的振动信号，获取相应嗡鸣现象和分析数据的试验。模型防护机构属于飞行器设计气动弹性试验领域。风洞试验中，通过观测模型在稳定流场中的振动现象和响应来进行相关分析，而模型本身也是基于在稳定流场下的计算结果进行设计的，因此，对于稳定的流场，对模型的振动响应有一定的预判。但是，风洞起动、停车和增压、增马赫数过程中，流场是不稳定的，会对嗡鸣模型造成冲击，引起不必要的振动甚至损坏模型；另外，模型振动响应幅值一旦超过临界门限值，高频振动的模型往往在极短时间内振幅无限增大，发生毁灭性损坏。

传统的模型没有针对不稳定流场的防护措施，对于响应的控制，仅仅是在传感器测得的幅值信号达到预设的门限值时，发出风洞关车指令，停止试验，以期能保护模型。然而，风洞关车后，流场变得不稳定，且降压、降马赫数需要一定的时间，处于高频大振幅振动的模型极有可能在终止试验命令发出后仍旧发生破坏。

因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构。

为解决本发明的技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构，它包括气压作动筒、立柱、止动夹、电磁阀和气源，所述止动夹的一端为金属板，金属板的外缘形成广角切口，所述广角切口末端形成一个窄缝，该窄缝用于夹住模型加装的立柱；所述止动夹的另一端与气压作动筒的活塞伸缩杆连接，所述气压作动筒的两端具有接口A、接口B，两接口分别通过输气管路与气源连接，所述输气管路上安装有电磁阀。

所述立柱为一根金属杆，所述金属杆上部为环形圆柱，金属杆下部与止动夹接触的部分为正多边形棱柱。

本发明的有益效果：本发明的模型防护机构，在流场不稳定时，或模型振动响应幅值超过预设的门限值时，约束模型以限制其振动；在流场稳定后并且振动响应安全时，解除对模型的约束，模型恢复自由振动。在流场不稳定的阶段或模型振动幅值过大时，由于防护机构的作用，模型振动受到限制，降低了模型发生意外损坏的风险。对于保证试验模型安全，确保试验成功，降低试验成本具有重大的意义。

附图说明

图1为本发明止动夹的结构示意图。

图1a为本发明止动夹的左视图。

图1b为图1中沿A-A向截面图。

图1c为图1中沿B-B向截面图。

图2为本发明立柱的结构示意图。

图2a为图2中沿C-C向截面图。

图3为本发明止动夹将立柱卡住的示意图。

图4为本发明止动夹将立柱松开的示意图。

图5为本发明防护机构的工作示意图。

1、气压作动筒，2、立柱，3、止动夹，4、电磁阀，5、气源，6、金属板，7、广角切口，8、窄缝，9、输气管路，10、活塞伸缩杆，11、接口A，12、接口B，13、嗡鸣模型，14、方向舵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的保护范围。

如图1、图1a、图1b、图1c所示，本发明的一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构，它包括气压作动筒1、立柱2、止动夹3、电磁阀4和气源5，止动夹3的一端为金属板6，金属板6的外缘形成广角切口7，广角切口7末端形成一个窄缝8，该窄缝8用于夹住模型加装的立柱2；止动夹3的另一端与气压作动筒9的活塞伸缩杆10连接，气压作动筒9的两端具有接口A11、接口B12，两接口分别通过输气管路9与气源5连接，输气管路9上安装有电磁阀4。

如图2、图2a所示，立柱2为一根金属杆，金属杆上部为环形圆柱，金属杆下部与止动夹接触的部分为正多边形棱柱。

止动夹所用材料为刚性较大的金属材料，在保证足够强度的情况下要求重量最轻，在金属板的一端，其外缘做广角切口7，切口向内急速变窄，切口末端是宽度与模型上安装的立柱2直径几乎相当的窄缝（见图1）。而止动夹3的另一端的设计要考虑方便与气压作动筒1的活塞伸缩杆10连接（如通过螺纹旋紧）。将气压作动筒1固定在距离舵面合适的位置，使在活塞向左运动到底的过程中，止动夹3能将立柱2卡住，气压作动筒1上有两个接口A11、接口B12与气源5连接（见图3），活塞向右运动到最右端时，止动夹3与立柱2间保持一段距离（见图4）。电磁阀4可以通过对气压作动筒1两个接口交替加压和排气，来控制活塞运动的方向。立柱2是在传统嗡鸣模型13上加装的一根金属杆，嗡鸣模型13上具有一个方向舵14，由于其设计要保证足够强度的情况下重量最轻，环形圆柱设计是最佳选择，并在与止动夹3接触的部分立柱设计为正多边形棱柱（例如正六边形），这样，可以达到更好的止动效果（止动夹应根据立柱的形状做相对应的设计）。在模型加工时就应该考虑合适的立柱安装方式（例如，螺纹旋紧）与安装位置，两者的设计应考虑尽量不影响模型本身的结构动力特性（如材料选用密度较轻的铝，尺寸设计恰当，安装位置合适）。当止动夹3将立柱2卡住时，相当于模型多了一个约束，限制了模型的振动。

图5所示，在流场稳定后，即测量流场参数（包括马赫数、动压等）的传感器，测出的流场信号反映出流场已经稳定，程序控制关闭电磁阀电源，气源从接口A11向气压作动筒1送气，活塞迅速向右运动，带动止动夹3向右运动，止动夹3立刻与立柱2分离，防护机构撤离，模型恢复自由振动；流场参数发生异常，或传感器测得模型振动达到预设的门限值，程序控制接通电磁阀4电源，气源从接口B12接口向气压作动筒1送气，活塞迅速向左运动，带动止动夹3向左运动，止动夹3立刻将立柱2卡住，模型振动受到限制，模型因此免受不稳定流场冲击或大振幅振动造成损坏。

本发明的模型防护机构，是在流场不稳定时，或模型振动响应超过预设的门限值时，约束模型以限制其振动；在流场稳定后并且振动响应安全时，解除对模型的约束，模型恢复自由振动。在流场不稳定的阶段，由于防护机构的作用，模型振动受到限制，降低了模型发生意外损坏的风险。其加工简单，可靠性高，对于保证试验模型安全，确保试验成功，降低试验成本具有重大的意义。

Claims (2)

1.一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构，其特征在于：它包括气压作动筒、立柱、止动夹、电磁阀和气源，所述止动夹的一端为金属板，金属板的外缘形成广角切口，所述广角切口末端形成一个窄缝，该窄缝用于夹住模型加装的立柱；所述止动夹的另一端与气压作动筒的活塞伸缩杆连接，所述气压作动筒的两端具有接口A、接口B，两接口分别通过输气管路与气源连接，所述输气管路上安装有电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种应用于嗡鸣风洞试验的模型防护机构，其特征在于：所述立柱为一根金属杆，所述金属杆上部为环形圆柱，金属杆下部与止动夹接触的部分为正多边形棱柱。