CN106525387A - 前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置及方法，装置包括全机动力模型1、拖车系统2、主梁3、滑动装置、导航装置8和传感器系统；主梁3固定在拖车系统2的前端，主梁3前端固定有一组轨道4；滑动装置安装在轨道4上；滑动装置与全机动力模型1重心处铰接；滑动装置能够带动全机动力模型1在一定范围内上下以及沿轨道4前后自由运动；导航装置8能够控制全机动力模型1在试验过程中不产生偏航。采用本发明后，全机动力模型在试验时运动更加稳定，在前重心位置状态下滑水起飞时可以达到理想的姿态角，解决了试验过程中气动、水动速度不匹配的问题，模型试验方法精度高、实机水动性能预报更加准确。

Description

前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置及方法

技术领域

本发明涉及水面飞行器试验领域，具体涉及一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置及方法。

背景技术

水面飞行器的设计要大量参照拖曳水池中的水动力性能试验，所以提高水动力性能试验的精度对于水面飞行器的设计工作极为重要。

快速性也是水面飞行器水动力性能的重要指标，现有的快速性试验方法是将试验模型安装在拖车底部，由于拖车整体结构较大，与水池池壁共同形成了相对密闭的试验区域，且试验装置整体位置偏低，模型附近有过多试验装置的干扰，对试验区域的空气流速影响很大，试验时气流进入试验区域时变得非常紊乱，造成了气流速度与拖曳速度不一致的情况。导致模型在紊乱气流影响下运动不够稳定，且试验模型的平尾处风速偏小，对升降舵效率产生不利影响，飞行器模型在前重心位置状态下滑水起飞时无法达到理想的姿态角，影响实机性能预报。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置及方法。

本发明的技术方案为：

所述一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置，其特征在于：包括全机动力模型(1)、拖车系统(2)、主梁(3)、滑动装置、导航装置(8)和传感器系统；

所述主梁(3)固定在拖车系统(2)的前端，主梁(3)前端固定有一组轨道(4)；

所述滑动装置安装在轨道(4)上；所述滑动装置与全机动力模型(1)重心处铰接，全机动力模型(1)能绕重心位置铰接点自由俯仰转动；所述滑动装置能够带动全机动力模型(1)在一定范围内上下以及沿轨道(4)前后自由运动；

所述导航装置(8)固定在拖车系统(2)或主梁(3)上，全机动力模型(1)尾部的导航杆插入导航装置(8)内部，导航装置(8)能够控制全机动力模型(1)在试验过程中不产生偏航；

所述全机动力模型(1)内部安装有电机(12)，电机(12)能够带动全机动力模型(1)的螺旋桨转动；

所述传感器系统包括阻力仪(9)、线位移计(10)和倾角传感器(11)；阻力仪(9)固定安装在主梁(3)上，并与滑动装置的水平运动部件连接；线位移计(10)安装在滑动装置的垂直运动部件上，且线位移计(10)的测量端连接滑动装置的水平运动部件；倾角传感器(11)固定安装在全机动力模型(1)上。

进一步的优选方案，所述一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置，其特征在于：所述滑动装置包括小滑车(5)、升沉杆(6)和曲柄(7)；小滑车(5)安装在轨道(4)上，并能够沿轨道(4)前后运动，升沉杆(6)垂直穿过小滑车(5)，小滑车(5)与升沉杆(6)在水平方向固定约束，在垂直方向自由移动；曲柄(7)固定安装在升沉杆(6)下方，曲柄(7)外端与全机动力模型(1)重心处铰接。

进一步的优选方案，所述一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置，其特征在于：控制电机(12)转速的变频器(13)固定安装在拖车系统(2)上，变频器(13)与电机(12)的控制信号输入端电连接。

所述一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：安装试验装置并完成电气信号连接与测试；

步骤2：拖车系统(2)加速带动全机动力模型(1)在水池内向前运动，调节变频器(13)启动全机动力模型(1)的螺旋桨，由拖车系统(2)控制全机动力模型(1)前进速度，由变频器(13)控制全机动力模型(1)的螺旋桨转速；当全机动力模型(1)前进速度与螺旋桨转速均稳定后，采集试验数据；拖车系统(2)稳定运行一段区间后，拖车系统(2)减速，关闭变频器(13)并停止采集试验数据；

步骤3：试验结束后，分析采集的试验数据有效性，剔除无效数据，然后记录有效的试验参数，包括试验速度、剩余拉力、纵倾角、重心升沉幅值、升降舵偏角；并根据公式

R_m＝T₁cosθ-T₂

计算全机动力模型(1)的水阻力，其中T₁为气动校核试验螺旋桨剩余拉力，T₂为模型静水试验螺旋桨剩余拉力，θ为纵倾角，R_m为模型纯水阻力；然后进行按照公式

进行实机阻力换算，得到实机纯水阻力R_s，η为比例尺效应系数，λ为模型比例。

有益效果

本发明的优点在于：全机动力模型在试验时运动更加稳定，在前重心位置状态下滑水起飞时可以达到理想的姿态角，解决了试验过程中气动、水动速度不匹配的问题，模型试验方法精度高、实机水动性能预报更加准确。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：本发明结构示意图。

其中：1、全机动力模型；2、拖车系统；3、主梁；4、轨道；5、小滑车；6、升沉杆；7、曲柄；8、导航装置；9、阻力仪；10、线位移计；11、倾角传感器；12、电机；13、变频器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的目的是提出一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置及方法。

如图1所示，前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置包括全机动力模型1、拖车系统2、主梁3、滑动装置、导航装置8和传感器系统。

所述主梁3固定在拖车系统2的前端，主梁3前端固定有一组轨道4。

所述滑动装置安装在轨道4上；所述滑动装置与全机动力模型1重心处铰接，全机动力模型1能绕重心位置铰接点自由俯仰转动；所述滑动装置能够带动全机动力模型1在一定范围内上下以及沿轨道4前后自由运动。

如图1所示，所述滑动装置包括小滑车5、升沉杆6和曲柄7；小滑车5安装在轨道4上，并能够沿轨道4前后运动，升沉杆6垂直穿过小滑车5，小滑车5与升沉杆6在水平方向固定约束，在垂直方向自由移动；曲柄7固定安装在升沉杆6下方，曲柄7外端与全机动力模型1重心处铰接。

如图1所示，所述导航装置8固定在主梁3上，全机动力模型1尾部的导航杆插入导航装置8内部，导航装置8能够控制全机动力模型1在试验过程中不产生偏航。

与前置式全机动力模型快速性试验相关的电气设备包括电机12和传感器系统。电机12安装在全机动力模型1内部，电机12的控制信号输入端与固定安装在拖车系统2上的变频器13电连接。电机12与全机动力模型1的螺旋桨转轴之间通过涡轮蜗杆传动。

所述传感器系统包括阻力仪9、线位移计10和倾角传感器11；阻力仪9固定安装在主梁3上，并与小滑车5之间用钢索连接，用于测量剩余拉力；线位移计10安装在升沉杆6上，且线位移计10的细线测量端连接在小滑车5上，用于测量重心升沉幅值；倾角传感器11固定安装在全机动力模型1上，用于测量纵倾角。

依据上述对试验装置的描述，本领域技术人员能够完成试验装置的安装和电气设备的连接，下面描述基于上述装置的前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验方法，包括以下步骤：

步骤1：安装试验装置并完成电气信号连接与测试；

步骤2：拖车系统2加速带动全机动力模型1在水池内向前运动，调节变频器13启动全机动力模型1的螺旋桨，由拖车系统2控制全机动力模型1前进速度，由变频器13控制全机动力模型1的螺旋桨转速；当全机动力模型1前进速度与螺旋桨转速均稳定后，通过数据采集系统采集试验数据；拖车系统2稳定运行一段区间后，拖车系统2减速，关闭变频器13并停止采集试验数据；

步骤3：试验结束后，分析采集的试验数据有效性，剔除无效数据，然后记录有效的试验参数，包括试验速度、剩余拉力、纵倾角、重心升沉幅值、升降舵偏角；并根据公式

R_m＝T₁cosθ-T₂

计算全机动力模型1的水阻力，其中T₁为气动校核试验螺旋桨剩余拉力，T₂为模型静水试验螺旋桨剩余拉力，θ为纵倾角，R_m为模型纯水阻力；然后进行按照公式

进行实机阻力换算，得到实机纯水阻力R_s，η为比例尺效应系数，λ为模型比例。

申请人是我国特种飞行器的主要研制单位，申请人通过试验对比，得到试验结果表明采用本发明后，全机动力模型在试验时运动更加稳定，在前重心位置状态下滑水起飞时可以达到理想的姿态角，解决了试验过程中气动、水动速度不匹配的问题，模型试验方法精度高、实机水动性能预报更加准确。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置，其特征在于：包括全机动力模型(1)、拖车系统(2)、主梁(3)、滑动装置、导航装置(8)和传感器系统；

所述主梁(3)固定在拖车系统(2)的前端，主梁(3)前端固定有一组轨道(4)；

所述滑动装置安装在轨道(4)上；所述滑动装置与全机动力模型(1)重心处铰接，全机动力模型(1)能绕重心位置铰接点自由俯仰转动；所述滑动装置能够带动全机动力模型(1)在一定范围内上下以及沿轨道(4)前后自由运动；

所述导航装置(8)固定在拖车系统(2)或主梁(3)上，全机动力模型(1)尾部的导航杆插入导航装置(8)内部，导航装置(8)能够控制全机动力模型(1)在试验过程中不产生偏航；

所述全机动力模型(1)内部安装有电机(12)，电机(12)能够带动全机动力模型(1)的螺旋桨转动；

所述传感器系统包括阻力仪(9)、线位移计(10)和倾角传感器(11)；阻力仪(9)固定安装在主梁(3)上，并与滑动装置的水平运动部件连接；线位移计(10)安装在滑动装置的垂直运动部件上，且线位移计(10)的测量端连接滑动装置的水平运动部件；倾角传感器(11)固定安装在全机动力模型(1)上。

2.根据权利要求1所述一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置，其特征在于：所述滑动装置包括小滑车(5)、升沉杆(6)和曲柄(7)；小滑车(5)安装在轨道(4)上，并能够沿轨道(4)前后运动，升沉杆(6)垂直穿过小滑车(5)，小滑车(5)与升沉杆(6)在水平方向固定约束，在垂直方向自由移动；曲柄(7)固定安装在升沉杆(6)下方，曲柄(7)外端与全机动力模型(1)重心处铰接。

3.根据权利要求1或2所述一种前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验装置，

其特征在于：控制电机(12)转速的变频器(13)固定安装在拖车系统(2)上，

变频器(13)与电机(12)的控制信号输入端电连接。

4.一种利用权利要求3所述装置进行前置式水面飞行器快速性全机动力模型试验的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：安装试验装置并完成电气信号连接与测试；

步骤2：拖车系统(2)加速带动全机动力模型(1)在水池内向前运动，调节变频器(13)启动全机动力模型(1)的螺旋桨，由拖车系统(2)控制全机动力模型(1)前进速度，由变频器(13)控制全机动力模型(1)的螺旋桨转速；当全机动力模型(1)前进速度与螺旋桨转速均稳定后，采集试验数据；拖车系统(2)稳定运行一段区间后，拖车系统(2)减速，关闭变频器(13)并停止采集试验数据；

步骤3：试验结束后，分析采集的试验数据有效性，剔除无效数据，然后记录有效的试验参数，包括试验速度、剩余拉力、纵倾角、重心升沉幅值、升降舵偏角；并根据公式

R_m＝T₁cosθ-T₂

计算全机动力模型(1)的水阻力，其中T₁为气动校核试验螺旋桨剩余拉力，T₂为模型静水试验螺旋桨剩余拉力，θ为纵倾角，R_m为模型纯水阻力；然后进行按照公式

$R_s=R_m\frac{1}{{\mathrm{\λ}}^3}\mathrm{\η}$

进行实机阻力换算，得到实机纯水阻力R_s，η为比例尺效应系数，λ为模型比例。