CN105241628B - 一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，所述转捩带为长条状，长条状的长边为锯齿状，所述转捩带厚度在0.10mm～0.30mm之间，所述转捩带由若干层组成，层数为奇数，从底层到顶层之间除开顶层上表面为光滑面外包括顶层下表面的其他奇数层的上、下表面上分别设置有粘贴层，偶数层的上、下表面上分别设置有防粘层，每层的厚度在0.01mm～0.10mm之间，所述转捩带的底层表面设置有一层保护层，所述转捩带包括保护层在内的各个层与层之间可分离；本发明借鉴了车贴制作工艺，实用性较强，外形独特，精度高，尺寸可选范围大。

Description

一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带

技术领域

本发明涉及风洞试验模型表面附面层转捩领域，尤其是涉及一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带。

背景技术

真实飞机在空中飞行时，由于飞行雷诺数很高，飞机各部件表面附面层几乎全是紊流状态。而在风洞试验当中，由于试验雷诺数比较低，因此在模型表面有相当长的一段层流附面层，这就造成了模型表面附面层状态与真实飞机有着较大差别。这种差别使风洞试验中雷诺数的影响变得复杂并且无规律。如果在模型试验时采用附面层人工固定转捩的方法，使得模型表面附面层与飞机相似，则雷诺数影响的修正可大为简化。

人工固定转捩就是在试验模型表面一定位置处人为地引入一些扰动源（粗糙元），强迫附面层由层流转捩成紊流状态。

在风洞试验试验时，常用的固定转捩方法是在模型表面粘贴金刚砂、微型玻璃球、锯齿型铜片或柱状粗糙元，这种粘贴在模型由层流到紊流附面层转捩位置上的条状粗糙元称转捩带。目前在国内使用较多的转捩带有金刚砂、锯齿状转捩带、基于纸质模板的柱状转捩带等。

金刚砂转捩带制作是靠人工吹气的方式进行粘贴制作，这种转捩带制作受人为影响因素较大，不同的人吹气方式、大小不同，制作出来的金刚砂转捩带质量就不一样，厚度定位精度不高。目前，国内部分高速风洞使用的是基于纸质模板的柱状转捩带，该粗糙元的直径、间距等参数可以通过纸质模具尺寸来控制，先将带有一定直径与间距孔的纸质模板粘贴在试验模型表面，然后将原子灰与胶的混合物在每一个孔处涂抹，等原子灰晾干后，再扯开纸质模板。通过试验以及制作该转捩带，发现其高度受纸质模板精度、胶浓度与人为因素影响，导致不同人制作出不同高度的转捩带，而高度选取直接影响试验质量和精准度。本发明人针对该问题已经发明一种基于车贴技术的高精度柱状转捩带，该转捩带主要针对大展弦比运输机模型研发，虽高度精准，粘贴受人为因素较小，但因为每个柱状点粘贴位置不易定位，每次柱状点粘贴位置存在微小差异。本着试验精细化的考虑，需要一种高度精确、易定位、操作简易的锯齿状转捩带。目前常用的锯齿状转捩带常应用于战斗机试验模型，由于材料问题，这种转捩带高度选择范围小，其在风洞中的附加阻力难以通过变转捩带高度方法扣除，且材质一般都是铝片或者铜皮，质地较硬，在模型曲面粘贴时不能很好的贴合表面，导致局部突出影响转捩效果，且试验时需要用502胶水粘贴模型表面，该贴法一定程度破坏了模型表面粗糙度，在某种程度上影响了模型附面层内流动。故现有锯齿状转捩带制作与粘贴工艺等需要优化。

发明内容

本发明的目的是在上述技术基础上提供一种厚度控制精度高且可调、选择范围大、操作方便、易保存、转捩效果好的双锯齿固定转捩带。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，所述转捩带为长条状，长条状的长边为锯齿状，所述转捩带厚度在0.10mm～0.30mm之间，

所述转捩带由若干层组成，层数为奇数，从底层到顶层之间除开顶层上表面为光滑面外包括顶层下表面的其他奇数层的上、下表面上分别设置有粘贴层，偶数层的上、下表面上分别设置有防粘层，每层的厚度在0.01mm～0.10mm之间，

所述转捩带的底层表面设置有一层保护层，所述转捩带包括保护层在内的各个层与层之间可分离。

在上述技术方案中，所述转捩带上除开保护层之外的每一层均为PVC薄膜，奇数层PVC薄膜表面的粘贴层为胶粘剂，偶数层PVC薄膜表面的防粘层为防粘剂。

在上述技术方案中，所述奇数层的PVC薄膜与PVC薄膜表面的胶粘剂一体设置使得PVC薄膜表面具有粘性；所述偶数层的PVC薄膜与PVC薄膜表面的防粘剂一体设置使得PVC薄膜表面防粘。

在上述技术方案中，所述奇数层的PVC薄膜为有色薄膜，所述偶数层的PVC薄膜为透明状薄膜。

在上述技术方案中，所述奇数层的PVC薄膜每层的颜色或为相同颜色、或为每层颜色不同。

在上述技术方案中，所述转捩带的奇数层的PVC薄膜表面为粗糙平面，偶数层的PVC薄膜为光滑平面。

本发明还提供一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带的使用方法，撕开保护层，将转捩带底层的下表面粘贴在被测模型上，并通过手指压平转捩带，使得转捩带底层完全与被测模型粘贴。

在上述方法中，根据所需被测模型上需要转捩带的厚度，撕开保护层后从底层到顶层按顺序每次撕开偶数层，将剩下的转捩带的下表面粘贴在被测模型上，并通过手指压平转捩带，使得转捩带底层完全与被测模型粘贴。

在上述方法中，根据所需被测模型上需要转捩带的厚度，从顶层到底层一次撕开奇数层，并将撕开的奇数层底面的下表面粘贴在被测模型上，并通过手指压平转捩带，使得转捩带底层完全与被测模型粘贴。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

精度高，尺寸可选范围大。与普通铜皮或铝皮锯齿转捩带相比，该转捩带采用的PVC材质，其质地较软，在曲面较多的低速风洞试验模型表面粘贴时，与模型贴合的比较好，粘贴后无缝隙，最重要的是本发明的转捩带厚度可选，控制精度高，且该PVC材质上采用高粘性胶，试验过程中不用担心会被吹飞；

借鉴了车贴制作工艺，在风洞试验过程中，操作简单，撕开保护层直接粘贴，只要模型表面粘贴位置标明后，粘贴效果不受人为因素影响。以往在粘贴普通金属材质的铜皮或铝皮转捩带时，需要提前配好胶水（AB胶或者502胶水），涂在转捩带上，然后再粘贴在模型上，该过程中的胶水厚度均匀度受人为因素影响，且试验结束后去除转捩带时会对模型表面粗糙度造成一定的破坏，相比之下，本发明的高精度厚度可控的转捩带有效提高了试验质量与效率。

实用性较强，以往在风洞试验中进行固定转捩试验时，在飞机模型机翼下表面、发动机发房内外表面、平尾上下表面、垂尾左右表面等曲面处由于曲率较大一般只粘贴金刚砂或者柱状转捩带，只在机翼上表面粘贴锯齿状转捩带，原因是金属材质的锯齿状转捩带在这些曲率较大的表面粘贴时，往往因为转捩带太硬导致其无法贴合到模型表面，从而破坏了模型外型，一般需要将模型部件拆出洞外进行，耗费了大量的试验时间。本发明的转捩带在以上飞机模型不同位置处，粘贴时操作简单，方便，时间快，效率高，即贴即用，易粘贴，粘性好。

外形独特，转捩效果较好，普通的锯齿状转捩带都是一边采用锯齿，另一边是直边，故在锯齿的最高点与最低点处，转捩带前后宽度并不统一，在选择转捩带时为确保转捩效果，一般采取增大转捩带厚度的方法，而该方法带来了转捩带附加阻力无法扣除的问题。本发明的转捩带为确保转捩带后效果相同，采用了前后双锯齿，保证了整条转捩带前后宽度始终相同，且试验过程中，通过变厚度试验寻找出即让模型表面附面层内气流转捩又无附加阻力的最优转捩带，普通金属锯齿转捩带因为材料加工问题其厚度选择范围有限，无法进行变厚度试验。故本发明有效提高了低速风洞固定转捩试验的质量。

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为本发明的设计原理图；

图2为本发明的剖面示意图；

其中：1是具有粘性的PVC薄膜，2是具有防粘性的PVC薄膜，3是保护层。

具体实施方式

本发明的双锯齿转捩带由若干层PVC层和保护层组成，总共的层数为奇数，奇数层的PVC层上、下表面具有粘性，而偶数层的PVC层上、下表面具有防粘性，最顶层的PVC层的上表面为光滑面不具有粘性，保护层设置在底层的下表面上。为了增加转捩带贴在被测模型上后表面的粗糙度，奇数层的表面可以设计为凹凸不平或具有花纹的表面。

通过经验公式计算好双锯齿转捩带上锯齿之间距离与带宽的PVC片，将每个PVC片粘贴在一体，然后通过一种自制的锯齿切割机将PVC片一起切割，这样基于车贴技术的双锯齿转捩带就制作好了。如图1所示，风洞试验中该转捩带的使用方法与普通车贴使用方法一样，将该产品底部的保护层撕开，将锯齿状的PVC片粘贴在模型上即可，然后在试验模型上用力压紧锯齿带，确保其粘贴牢实。

实施方式一

如图1、图2所示，考虑到实际风洞试验中，转捩带的整体厚度需要在0.1mm～0.3mm之间，将转捩带中每层PVC薄膜设计成0.01mm的厚度，具有粘性的PVC薄膜设计为有色PVC薄膜，将防粘PVC薄膜设计为透明状PVC薄膜，以示区分。

使用时，当被测模型需要粘贴一定厚度的转捩带时，通过计算PVC薄膜的层数，就可以精确的控制撕开的厚度，并将之压贴在被测模型上。当需要粘贴转捩带厚度为偶数时，比如0.12mm、0.24mm，那么就从整个转捩带的底层开始将保护层撕开，然后将整个转捩带通过手指压贴在被测模型上，然后从最底层向上数偶数层也就是0.12mm需要12层、0.24mm需要24层，然后将其他的层PVC撕掉，这样保留下的PVC薄膜厚度就为0.12mm,或0.24mm；而剩下的PVC薄膜还可以将之粘在保护层上以便下次使用或者将之粘贴到其他模型上，因为整个转捩带的偶数层均为防粘层，所以贴在模型上的转捩带的顶层表面是光滑的不具备粘性。

同理，当转捩带需要的厚度为奇数时，比如1.5mm，那么就整个转捩带从顶层向下撕开奇数层，比如15层就是0.15mm。

实施方式二

在实施方式一的基础上，对本发明的转捩带进一步改进，因为转捩带的实际需求厚度是在0.1mm～0.3mm之间的，那么可以将整个转捩带的顶层和顶层均设计为0.09mm，顶层与底层之间的其他层还是设计为0.01mm，这样的话就可以减少0.01mm到0.09mm之间的层数浪费，使得转捩带设计更加合理。

具体使用步骤和实施方式一相同，根据需要粘贴的转捩带的厚度考虑是从底层撕开还是从顶层撕开，然后用实际厚度减去顶层或底层的0.09mm就能得到需要的其他层数，实现高精度的控制厚度。

实施方式三

当然，在不考虑加工成本的情况下，可以将转捩带设计为一层，根据粘贴厚度，设计若干种不同厚度的转捩带，当需要某个厚度的转捩带时，直接转捩带的保护层撕开，将转捩带粘贴到模型上即可。

这种方式的好处就在于不需要计算层数，根据厚度直接粘贴就是了，但是缺点就是设计需要若干模具来加工不同厚度的PVC薄膜，转捩带的制造相比实施方式一和实施方式二很繁琐，且生产成本明显提高。

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 (9)

1.一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，其特征在于：

所述转捩带为长条状，长条状的长边为锯齿状，所述转捩带厚度在0.10mm～0.30mm之间，

所述转捩带由奇数层和偶数层组成，奇数层和偶数层的总和为奇数，顶层的下表面包括粘贴层，从底层到顶层之间除开顶层的其他奇数层包括其上、下表面上分别设置的粘贴层，偶数层包括其上、下表面分别设置的防粘层，奇数层和偶数层的每层厚度在0.01mm～0.10mm之间，

所述转捩带的底层表面设置有一层保护层，所述转捩带包括保护层在内的各个层与层之间可分离。

2.根据权利要求1所述的一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，其特征在于所述转捩带上除开保护层之外的每一层均为PVC薄膜，奇数层PVC薄膜表面的粘贴层为胶粘剂，偶数层PVC薄膜表面的防粘层为防粘剂。

3.根据权利要求2所述的一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，其特征在于所述奇数层的PVC薄膜与PVC薄膜表面的胶粘剂一体设置使得PVC薄膜表面具有粘性；所述偶数层的PVC薄膜与PVC薄膜表面的防粘剂一体设置使得PVC薄膜表面防粘。

4.根据权利要求3所述的一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，其特征在于所述奇数层的PVC薄膜为有色薄膜，所述偶数层的PVC薄膜为透明状薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，其特征在于所述奇数层的PVC薄膜每层的颜色或为相同颜色、或为每层颜色不同。

6.根据权利要求1所述的一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带，其特征在于所述转捩带的奇数层的PVC薄膜表面为粗糙平面，偶数层的PVC薄膜为光滑平面。

7.如权利要求1～6的任一一种基于车贴技术的低速风洞双锯齿固定转捩带的使用方法，其特征在于撕开保护层，将转捩带底层的下表面粘贴在被测模型上，并通过手指压平转捩带，使得转捩带底层完全与被测模型粘贴。

8.根据权利要求7的使用方法，其特征在于根据所需被测模型上需要转捩带的厚度，撕开保护层后从底层到顶层按顺序每次撕开偶数层，将剩下的转捩带的下表面粘贴在被测模型上，并通过手指压平转捩带，使得转捩带底层完全与被测模型粘贴。

9.根据权利要求7的使用方法，其特征在于根据所需被测模型上需要转捩带的厚度，从顶层到底层一次撕开奇数层，并将撕开的奇数层底面的下表面粘贴在被测模型上，并通过手指压平转捩带，使得转捩带底层完全与被测模型粘贴。