CN105222981B - 一种张线抑制振动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种张线抑制振动装置，包括：设置在风洞顶部外壁上的支架，设置在风洞内的立柱，风洞内与立柱垂直连接有一个悬臂，悬臂的另一端连接有用于支撑模型的支杆；钢缆A的一端固定连接在所述与悬臂连接处的支杆上，钢缆A的另一端穿过风洞内的动滑轮后再穿过风洞顶部并穿过支架上的定滑轮连接砝码；动滑轮上固定连接钢缆B，钢缆B的另一端固定连接到悬臂上；该装置能够通过增减配重改变系统固有频率，有效避开共振区，同时也减小了特大攻角支撑系统的负载。张线与滑轮的摩擦阻力能够起到阻尼作用，抑制振动。

Description

一种张线抑制振动装置

技术领域

本发明涉及风洞试验领域，具体是涉及一种张线抑制振动装置。

背景技术

风洞试验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分，通过风洞试验能够获取飞行器在不同气流条件下的气动数据，为飞行器的试飞定型提供数据支撑。飞行器在进行风洞试验时通常要按照一定比例缩比成模型，并且使用支撑装置进行支撑，支撑装置同时起到控制模型姿态角变化的作用。目前，风洞试验技术已经发展了很长的时间，针对不同类型的模型，技术人员研制出了相应的试验设备用于测试。通常,试验所用模型一般都较小，支撑刚度足够，所以在风洞试验中不会出现剧烈抖动的现象。

随着国民经济的发展,大比例模型的使用越来越多。大型飞机模型自身重量就超过一吨，且尺寸非常大，在进行风洞试验时，来流会对模型产生巨大的气动载荷，尤其在失速迎角附近，由于模型表面的气流分离，会引起模型-天平-支撑系统剧烈的流致振动。这种情况在着陆状态或者高风速时尤为严重，直接影响失速迎角附近气动数据的精准度，难以准确获得最大升力系数、失速迎角，以及准确的失速形态。更重要的是，振动极大增加了试验危险性，导致某些大迎角、大侧滑角等试验工况无法进行试验。

而在以前没有过相似情况的出现，所以需要在现有技术基础上找出一种能解决剧烈抖动的方案。

发明内容

本发明的目的是基于上述情况，采用对飞机模型施加一个张力的方法来抑制模型的抖动，提出一种张线抑制振动装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种张线抑制振动装置，包括：

设置在风洞顶部外壁上的支架，设置在风洞内的立柱，风洞内与立柱垂直连接有一个悬臂，所述悬臂的另一端连接有用于支撑模型的支杆；

所述支架上设置有一组两个定滑轮，两个定滑轮各自设置在同一水平线上的支架两端；

钢缆A的一端固定连接在所述与悬臂连接处的支杆上，钢缆A的另一端穿过风洞内的动滑轮后再穿过风洞顶部并穿过支架上的定滑轮连接砝码；

所述动滑轮上固定连接钢缆B，钢缆B的另一端固定连接到悬臂上；

所述动滑轮在静止状态下和支架上的一个定滑轮保持在同一垂直线上。

在上述技术方案中，所述风洞顶部的壁内设置有导向钢套，钢缆A穿过导向钢套。

在上述技术方案中，所述风洞顶部的壁内设置有两个导向钢套，两个导向钢套不设置在同一位置。

在上述技术方案中，钢缆A为两根，风洞外的支架上设置有两组定滑轮，两根钢缆A的一端均固定连接在与悬臂连接处的支杆上，两根钢缆A的另一端各自穿过一个导向钢套后各自穿过一组定滑轮后各自连接砝码。

在上述技术方案中，两根钢缆A上在风洞内均设置有一个动滑轮，动滑轮各自通过一根钢缆B连接到悬臂上。

在上述技术方案中，风洞内连接到支杆上两根钢缆A形成一个夹角，穿过支架上定滑轮的两根钢缆A平行。

在上述技术方案中，所述风洞顶部外壁上设置有自动拉力装置，钢缆A端部的砝码去掉连接到自动拉力装置上。

在上述技术方案中，所述悬臂上设置有自动卷绳器，钢缆B的一端与悬臂脱离，连接到自动卷绳器上。

在上述技术方案中，包括控制系统，所述控制系统的控制输出端分别连接到自动卷绳器和自动拉力装置。

一种张线抑制振动装置的工作过程具体如下：

当控制系统控制支杆上的模型进行迎角变大或变小时，控制系统同步控制悬臂沿着立柱下降或上升；当控制系统控制支杆上的模型进行侧滑角变化时，悬臂在水平方向进行摆动。

控制系统通过传感器采集到钢缆A上的受力，控制自动拉力装置进行拉伸或松开钢缆A；

或控制自动卷绳器对钢缆B进行收缩与放开；

通过自动拉力装置或自动卷绳器的作用力使得钢缆A作用到支杆上的拉力变化，抑制支杆在迎角或侧滑角变化时带来的抖动。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

该装置能够通过增减配重改变系统固有频率，有效避开共振区，同时也减小了特大攻角支撑系统的负载。张线与滑轮的摩擦阻力能够起到阻尼作用，抑制振动；

该装置不改变特大攻角支撑机构以及风洞的结构，不影响风洞流场品质；

当模型姿态角变化时，配重作竖直运动，该装置可以通过调整张线长度以满足不同要求的模型姿态角变化范围；

该装置能够有效抑制失速迎角附近的模型振动，保证在风速70m/s、大迎角和大侧滑角条件下试验的顺利开展，提高了大迎角试验数据的可靠性，有效降低了试验风险；

该装置已成功应用于十余项风洞试验。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

其中：1是悬臂，2是动滑轮，3是风洞顶壁，4是导向钢套，5是钢缆A，6是定滑轮，7是支架，8是配重。

具体实施方式

如图1 所示，先对本发明的工作原理做初步解释。飞机模型安装于支架上，悬臂与支杆之间设置有液压装置，当通过控制系统控制液压装置使得飞机模型的迎角发生变化时，为了保证飞机模型始终处于风洞的垂直中心位置，因此控制系统控制悬臂上移或下移。当迎角变大时，悬臂下移，当迎角变小时，悬臂上移。同样的，悬臂上设置有液压装置，当通过控制系统控制液压装置使得飞机模型的侧滑角发生变化时，为了保证飞机模型处于风洞水平中心位置，悬臂在水平方向作左右摆动。因为大型飞机模型重量大，同时来流会对模型产生巨大的气动载荷，所以在角度变化时会带来巨大的反作用力使得支杆和悬臂产生振动，因此需要通过施加一个外力来中和掉飞机模型上的反作用力，避免抖动。

实施例一

本发明通过砝码拉动钢索来抵消飞机模型上的反作用力，本发明在风洞顶部外壁上设置一个支架，支架的上端为水平横架，在横架上的同一水平位置上设置一组定滑轮，定滑轮分别设置在横架的两个边缘，采用一根钢缆A，钢缆A的一端连接砝码，钢缆A依次穿过定滑轮后在穿过设置在风洞顶壁上的导向钢套然后连接到支杆上，为了保证钢缆A受力的均匀性，需要在钢缆A上设置一个动滑轮，动滑轮设置在钢缆A上风洞内，动滑轮上连接一根钢缆B，钢缆B的另一端连接到悬臂上。为了让飞机模型上的力能更加均匀的被中和掉，因此设置两根钢缆A。两根钢缆A均连接到支杆上的一个点上，然后两根钢缆A形成一个夹角各自穿过风洞顶部壁内的导向钢套，然后各自穿过一组定滑轮各自连接一组砝码。两组定滑轮要平行设置，使得在支架上端横移架上的两根钢缆A平行设置。当然在风洞内也要采用两个动滑轮，各自设置在钢缆A上，然后两根钢缆B各自连接到悬臂上。

实施例二

在实施例一的基础上，将钢缆A端部的砝码去掉，采用自动拉力装置，将钢缆A连接到自动拉力装置，通过控制系统采集钢缆A上的力，然后控制自动拉力装置进行拉伸或松开，达到改变钢缆A施加到支杆上的力。自动拉力装置可以采用电子弹簧或可以采用电磁铁的形式，通过改变受力控制钢缆A对支杆的作用力。

实施例三

在实施例一的基础上，可以将钢缆B与悬臂断开连接，然后再悬臂上设置一个自动卷绳器，钢缆B连接到自动卷绳器上，通过控制系统控制自动卷绳器工作可以实现对钢缆B的长度，使得通过动滑轮的作用使得钢缆A的受力发生变化，控制钢缆A对支杆的作用力。

实施例四

结合实施例二和实施例三，通过控制系统实时监控自动卷绳器和自动拉力装置，并根据钢缆A的受力情况不停的做出控制，使得整个的支杆上的受力一直保持不变，提升风洞试验测量各个参数的精度。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种张线抑制振动装置，其特征在于包括：

设置在风洞顶部外壁上的支架，设置在风洞内的立柱，风洞内与立柱垂直连接有一个悬臂，所述悬臂的另一端连接有用于支撑模型的支杆；

所述支架上设置有一组两个定滑轮，两个定滑轮各自设置在同一水平线上的支架两端；

钢缆A的一端固定连接在所述与悬臂连接处的支杆上，钢缆A的另一端穿过风洞内的动滑轮后再穿过风洞顶部并穿过支架上的定滑轮连接砝码；

所述动滑轮上固定连接钢缆B，钢缆B的另一端固定连接到悬臂上；

所述动滑轮在静止状态下和支架上的一个定滑轮保持在同一垂直线上。

2.根据权利要求1所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于所述风洞顶部的壁内设置有导向钢套，钢缆A穿过导向钢套。

3.根据权利要求2所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于所述风洞顶部的壁内设置有两个导向钢套，两个导向钢套不设置在同一位置。

4.根据权利要求3所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于钢缆A为两根、风洞外的支架上设置有两组定滑轮，两根钢缆A的一端均固定连接在与悬臂连接处的支杆上，两根钢缆A的另一端各自穿过一个导向钢套后各自穿过一组定滑轮后各自连接砝码。

5.根据权利要求4所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于两根钢缆A上在风洞内均设置有一个动滑轮，动滑轮各自通过一根钢缆B连接到悬臂上。

6.根据权利要求4所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于风洞内连接到支杆上两根钢缆A形成一个夹角，穿过支架上定滑轮的两根钢缆A平行。

7.根据权利要求1所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于所述风洞顶部外壁上设置有自动拉力装置，将钢缆A端部的砝码去掉连接到自动拉力装置上。

8.根据权利要求1所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于所述悬臂上设置有自动卷绳器，钢缆B的一端与悬臂脱离，连接到自动卷绳器上。

9.根据权利要求1～8任一所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于包括控制系统，所述控制系统的控制输出端分别连接到自动卷绳器和自动拉力装置。

10.根据权利要求9所述的一种张线抑制振动装置，其特征在于工作过程具体如下：

当控制系统控制支杆上的模型进行迎角变大或变小时，控制系统同步控制悬臂沿着立柱下降或上升；当控制系统控制支杆上的模型进行侧滑角变化时，悬臂在水平方向进行摆动；

控制系统通过传感器采集到钢缆A上的受力，控制自动拉力装置进行拉伸或松开钢缆A；

或控制自动卷绳器对钢缆B进行收缩与放开；

通过自动拉力装置或自动卷绳器的作用力使得钢缆A作用到支杆上的拉力变化，抑制支杆在迎角或侧滑角变化时带来的抖动。