CN106950028B - 用于风洞试验的支撑组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于风洞试验的支撑组件，涉及风洞试验领域，本发明的支撑组件提供了一种弯尾支杆支撑结构，通过将尾支杆设计成轴线各不相同的至少三段，减小了尾支杆对试验模型的气流阻塞反向干扰，从而更加精确地对试验模型的气动数据进行测量；通过改变尾支杆各段的角度和长度，能够使相互贴近的分离试验模型与被分离试验模型的尾支杆在空间上保持较大的距离，避免在分离试验过程中发生互相干涉，影响试验结果；同时，本发明通过设计与尾支杆配套的尾支杆固定部，固定安装一定高度的测量组件，通过所述测量组件实现对风洞试验模型的模型参考重心与天平校心的距离的测量，并且整个装置测量精度能够保证在0.1mm以内。

Description

用于风洞试验的支撑组件

技术领域

本发明涉及的是一种用于风洞试验的支撑组件，属于风洞试验技术领域。

背景技术

在各种飞行器的气动外形设计过程中，风洞试验过去和现在一直是发现和确认流动现象、探索和揭示流动机理、寻求和了解流动规律，以及为飞行器涉及提供优良的气动布局和空气动力学特征数据的主要手段。正是由于风洞试验的重要性，风洞试验的各个技术环节的精度控制和效率把控才能得以保证试验高质量、高效率、顺利地进行。

在风洞试验程序中，试验前的准备工作是否充分，关系到试验中以及试验后数据处理的难易程度，测力试验是实验前的重要准备工作之一。在测力试验前需要给出天平力矩的校准中心(校心)与模型参考重心不重合的距离，包括轴向距离和机身轴线与天平杆轴线的距离。参见图1，对于一般模型尾支撑结构而言，天平置于模型内腔中，机身轴线与天平杆轴线重合，其距离为0；另外，模型尾支撑结构通常采用直支杆，所述直支杆与天平及模型相连，且轴线与天平和模型的轴线重合。如图1所示，目前，通常通过以下方法间接测量模型参考重心O和天平校心O’之间的距离：

通过对直支杆的变截面处加工一个L型平直定位面(相交的水平定位面和垂直定位面)，用直板尺直接测量L型立面到试验模型的尾部端面的轴向距离，即可得到L4。

在未安装试验模型之前，天平和尾支杆固定连接可以通过多种途径，如弹性角校对，得到天平力矩的校准中心(校心)到L型立面的轴向距离L3。试验模型本身的设计加工尺寸在保证精度的情况下，其轴向方向的长度L1可得到；而模型参考重心到模型头部轴向距离可以随需要而设定，设为L2。需要说明的是，天平校心，即天平力矩的校准中心，在风洞吹风过程中，在此中心位置得到模型传递给天平的气动力及力矩值均为0；模型参考重心，则为试验模型在实际飞行过程中所受气动力及力矩值均为0的位置。在得到L1、L2、L3、L4以后，通过以下公式：

L0＝L1+L4-L2-L3

即可得到模型参考重心与天平校心的轴向距离L0。

目前风洞模型参考重心与天平校心距离L0的测量方法，需要多人边手扶直板尺边目测数据，读数存在很大的人工误差，对于大型直支杆型支撑结构来说，该误差相对较小，对实验数据不会造成很大的影响。但是，随着飞行器外形尺寸、功能等多样化发展，直支杆型尾支撑结构已经不能满足全部试验的使用要求，例如在风洞多体分离与投放(CTS)试验中，分离模型会受直支杆的气流干扰，并且通过直支杆支撑时会与母机模型发生碰撞干涉，因此亟需一种满足试验要求的非直支杆型的尾支撑结构，对于非直支杆型的尾支杆结构，用上述方法测量L0时，不光会产生读数误差，还会产生很大的测量操作误差，当L0较小时，例如只有十几毫米，上述误差会造成最终结果试验数据很大的误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种用于风洞试验的支撑组件，实现了在使用非直尾支杆的情况下，模型参考中心与天平校心距离的精确测量，整个支撑组件结构简单、拆装方便，易于操作测量。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种用于风洞试验的支撑组件，包括尾支杆，所述尾支杆设有固定接头，所述尾支杆包括第一段、第二段和连接所述第一段和第二段的连接段，所述第一段、连接段及第二段的轴线均不相同，所述第一段用于与天平和风洞模型连接，所述第二段用于与所述固定接头连接；

所述固定接头上设有第一定位面和第二定位面，所述第一定位面垂直于所述第一段的轴线，所述第二定位面平行于所述第一段的轴线；

所述支撑组件还包括测量装置，所述测量装置包括测量组件和固定组件；所述测量组件包括基座和穿设在所述基座上并沿轴线方向与所述基座相对移动的测量尺；所述固定组件包括测量组件固定部、连接部和尾支杆固定部，所述测量组件固定部用于固定所述基座，所述连接部一端与所述测量组件固定部连接，另一端与所述尾支杆固定部连接，用于改变所述测量组件的高度，所述尾支杆固定部包括互相垂直的第三定位面和第四定位面；使用时，所述第三定位面与所述第二定位面配合，所述第四定位面与所述第一定位面配合，所述尾支杆固定部与所述尾支杆固定，所述测量尺沿与所述第一段轴线平行的方向移动。

在一可选实施例中，所述基座带有磁性物质，所述测量组件固定部包括本体、至少两个磁铁和至少两个压紧件，所述本体上开设有定位槽，用于容设所述基座，所述定位槽的第一槽壁上开设有测量尺通孔，所述至少两个磁铁对称镶嵌固定在所述第一槽壁上，所述定位槽的第二槽壁上对称开设有至少两个通孔，用于固定所述至少两个压紧件，在工作状态时，所述测量尺穿过所述测量尺通孔，所述至少两个磁铁吸附所述基座，所述至少两个压紧件沿垂直于所述测量尺的方向压紧所述基座。

在一可选实施例中，所述尾支杆固定部为卡箍结构。

在一可选实施例中，所述测量组件为游标深度尺或数显深度尺。

在一可选实施例中，所述定位槽的第二槽壁上设有测量尺数值显示窗口。

在一可选实施例中，所述连接部包括第一连接块、第二连接块和至少两个定位垫圈，所述第一连接块一端与所述尾支杆固定部连接，另一端设有凹槽，所述定位垫圈可以容设在所述凹槽内，所述第二连接块一端与所述测量组件固定部连接，另一端与所述凹槽适配，工作状态时，所述第二连接块插设在所述凹槽内，通过增加或减少容设在所述凹槽内的所述定位垫圈的数量调节所述第一连接块和所述第二连接块的相对位置。

在一可选实施例中，所述尾支杆的固定接头上对称设有两个所述第一定位面，并对称设有两个所述第二定位面。

在一可选实施例中，所述尾支杆的各组成部分的中轴线形成的平面与所述第一定位面垂直，且与所述第二定位面垂直。

本发明与现有技术相比的优点如下：

本发明提供了一种弯尾支杆支撑结构，通过将尾支杆设计成轴线各不相同的至少三段，减小了尾支杆对试验模型的气流阻塞反向干扰，从而更加精确地对试验模型的气动数据进行测量；通过改变尾支杆各段的角度和长度，能够使相互贴近的分离试验模型与被分离试验模型的尾支杆在空间上保持较大的距离，避免在分离试验过程中发生互相干涉，影响试验结果；同时，本发明通过设计与尾支杆配套的尾支杆固定部，固定安装一定高度的测量组件，通过所述测量组件实现对风洞试验模型的模型参考重心与天平校心的距离的测量，并且整个装置测量精度能够保证在0.1mm以内；

本发明通过采用弯尾支杆固定接头处的第一定位面和第二定位平面，以及采用磁铁和压紧件对测量尺进行定位和紧固，方便测量装置的定位和固定；

本发明通过采用高度适当的连接部，可对不同斜度和轴向长度的试验模型进行测量，整个装置结构简单、拆装方便，且易于操作测量。

附图说明

图1为现有技术提供的风洞模型参考重心与天平校心距离的测量方法示意图；

图2为本发明实施例提供的用于风洞试验的支撑组件的爆炸示意图；

图3为本发明实施例提供的用于风洞试验的支撑组件的装配示意图；

图4为本发明实施例提供的固定组件的爆炸示意图；

图5为本发明实施例提供的固定组件的装配示意图。

具体实施方案

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明实施例提供了一种用于风洞试验的支撑组件，参见图2，所述支撑组件包括尾支杆2，尾支杆2设有固定接头3，用于将尾支杆2与固定装置连接，尾支杆2在使用时，测力用天平位于风洞试验模型1内，所述天平的轴线与风洞试验模型1的轴线重合，风洞试验模型1以及所述天平均通过尾支杆2固定，如图2所示，尾支杆2为弯尾支杆，包括第一段、第二段和连接所述第一段和第二段的连接段，所述第一段、连接段及第二段的轴线均不相同，所述第一段用于与所述天平和风洞试验模型1连接，所述第一段的轴线与所述天平的轴线重合，所述第二段用于与固定接头3连接；参见图2和图3，固定接头3上设有第一定位面M和第二定位面N，第一定位面M垂直于所述第一段的轴线，第二定位面N平行于所述第一段的轴线；

参见图2-4，所述测量装置包括测量组件和固定组件；所述测量组件包括基座11和穿设在基座11上并沿轴线方向与基座11相对移动的测量尺4；所述固定组件包括测量组件固定部400、连接部500和尾支杆固定部600，测量组件固定部400用于固定基座11，以使测量尺4沿基座11移动，连接部500一端与测量组件固定部400连接，另一端与尾支杆固定部600连接，用于改变测量组件的高度，以使测量尺4在使用时能够尽量抵在风洞试验模型1的尾部端面上，尾支杆固定部600包括互相垂直的第三定位面P和第四定位面；使用时，第三定位面P与第二定位面N配合，所述第四定位面与第一定位面N配合，尾支杆固定部600与尾支杆2固定，测量尺4沿与所述第一段轴线平行的方向移动，直至一端抵至风洞试验模型1的尾部端面。

具体地，本发明实施例中，为确保测量精度，测量组件可以为游标深度尺、数显深度尺等高精度测量尺组件；测量组件固定部400可以包括固定夹板、卡爪等固定结构，本发明实施例不做限定；固定组件中连接部500的高度可以根据风洞试验模型1的外形尺寸设置，连接部500既可以通过一体成型、螺纹连接、粘结等方式与测量组件固定部400和/或尾支杆固定部600连接；尾支杆固定部600可以通过卡接、粘结等方式与尾支杆固定连接，本发明不做限定；定位面之间的配合可以是贴合也可以是相距预设距离设置，本发明不做限定。

本发明实施例提供的用于风洞试验的支撑组件，提供了一种弯尾支杆支撑结构，通过将尾支杆设计成轴线各不相同的至少三段，减小了尾支杆对试验模型的气流阻塞反向干扰，从而更加精确地对试验模型的气动数据进行测量；通过改变尾支杆各段的角度和长度，能够使相互贴近的分离试验模型与被分离试验模型的尾支杆在空间上保持较大的距离，避免在分离试验过程中发生互相干涉，影响试验结果；同时，本发明通过设计与尾支杆配套的尾支杆固定部，固定安装一定高度的测量组件，通过所述测量组件实现对风洞试验模型的模型参考重心与天平校心的距离的测量，并且整个装置测量精度能够保证在0.1mm以内。

在本发明的一可选实施例中，基座11带有磁性物质，测量组件固定部400包括本体5、至少两个磁铁8和至少两个压紧螺钉7。其中，磁铁8的磁性与基座11的磁性匹配，本体5上开设有定位槽，用于容设基座11，所述定位槽的第一槽壁上开设有测量尺通孔，至少两个磁铁8对称镶嵌固定在所述第一槽壁上，所述定位槽的第二槽壁上对称开设有至少两个螺孔，用于固定至少两个压紧螺钉7。在工作状态时，测量尺4可以穿过所述测量尺通孔，至少两个磁铁8吸附基座11，当磁铁8的表面突出所述定位槽的内侧壁时，基座11在磁铁8的吸附下紧贴磁铁8，当磁铁8的表面与所述定位槽的内侧壁持平或凹于所述内侧壁时，基座11在磁铁8的吸附下紧贴所述定位槽的垂直内侧壁，为确保基座11安装固定的稳定性，本发明实施例中优选磁铁8的表面与所述定位槽的内侧壁持平，至少两个压紧螺钉7沿垂直于测量尺4的方向压紧基座11。该测量组件固定部通过设置定位槽及在槽壁上设置测量尺通孔，便于测量尺的定位；通过设置磁铁便于实现对基座的初步固定，固定后通过压紧螺钉压紧基座实现对基座的完全固定，该固定结构定位简单、方便操作，同时又能实现稳定固定，避免了测量时固定不稳、设备晃动导致的测量误差，进一步提高了测量的精度。

具体地，参见图2-5，在本发明实施例中尾支杆固定部600为卡箍，如图2所示，包括匹配的上、下卡箍主体以及配套的螺栓和螺母，在本发明实施例中，上卡箍主体与连接部500一体成型。

具体地，在本发明实施例中，测量组件包括游标深度尺或数显深度尺。上述两种测量尺具有较高的测量精度，且操作简单。

参见图2和图3，为了方便读取深度尺的测量数值，所述定位槽的第二槽壁上设有测量尺数值显示窗口。

具体地，在本发明实施例中，所述连接部为可升降结构。所述可升降结构例如可以是一系列不同高度的连接部500，针对模型与尾支撑的高度不同进行选配；还可以将连接部500设计成上、下嵌套的两段，通过定位孔和定位栓配合实现上、下两段的固定连接；在其他实施例中，还可以通过在上、下卡箍主体之间添加起垫高作用的定位块的方式改变连接部的高度，本发明不做限定。通过将连接部设置为可升降结构，便于调节连接部的高度，从而改变测量组件的高度，能够满足不同的测量要求。

具体地，在本发明实施例中，连接部500包括第一连接块、第二连接块和至少两个定位垫圈，所述第一连接块一端与尾支杆固定部600连接，另一端设有凹槽，所述定位垫圈可以容设在所述凹槽内，所述第二连接块一端与测量组件固定部400连接，另一端与所述凹槽适配，工作状态时，所述第二连接块插设在所述凹槽内，通过增加或减少容设在所述凹槽内的所述定位垫圈的数量调节所述第一连接块和所述第二连接块的相对位置。

本发明实施例提供的连接部结构，通过调整定位垫圈的数量即可实现对连接部高度的调整，结构简单易操作，既避免了采用定位孔及定位栓等定位方式带来的位置对准等操作，又避免了因更换不同连接部导致的需要全部拆卸连接部连接的部件的操作。

具体地，参见图2，尾支杆2的固定接头上对称设有两个第一定位面M，并对称设有两个第二定位面N。通过对称设置两个第一定位面和两个第二定位面，便于卡箍的定位及固定，进一步提高了测量精度。

具体地，参见图3，所述尾支杆的各组成部分的中轴线形成的平面与第一定位面M垂直且与第二定位面N垂直，通过将尾支杆2设计成各部分轴线在同一平面，并且与两个定位面均垂直，提高了定位面的定位准确性，从而提高了测量精度。

以下为本发明的一具体实施例：

参见图2和图3，天平位于风洞试验模型1内，所述天平和尾支杆2可以一体成型，其各分段的中轴线构成的平面与固定接头3的L型平面(第二定位面N)和立面(第一定位面M)相互垂直，所述天平的中轴线与风洞试验模型1的中轴线相互重合，尾支杆2后端的中轴线与固定接头3的中轴线相互重合；尾支杆2的前端与风洞试验模型1固定连接，其后端与固定接头3固定连接。

连接部500与尾支杆固定部600的上部结构一体成型，尾支杆固定部600的上部结构与下部结构6匹配，二者扣合，通过螺栓9和螺母10紧贴固定接头3的两个对称的L型定位面(L型定位面包括垂直相交的第一定位面和第二定位面)拉紧固定，通过压紧螺钉7和磁铁8对测量尺进行定位和紧固，磁铁8内置于本体5立面的凹槽中，将基座11紧贴于立面，并通过压紧螺钉7压紧固定测量尺4的基座11，测量尺4来回运动的方向与风洞试验模型1的中轴线相互平行。

将所述固定接头3固定后，风洞试验模型1、尾支杆2和固定接头3相对位置均固定，通过调整测量尺4，测量得到固定接头3的L型定位面中的立面到风洞试验模型1的尾部端面的轴向距离L4。

由于在未安装风洞试验模型1之前，尾支杆2固定连接可以通过多种途径，如弹性角校对，得到天平力矩的校准中心(校心)到固定接头3的L型定位面中的立面的轴向距离L3。风洞试验模型1本身的设计加工尺寸在保证精度的情况下，其轴向方向的长度L1可得到；而模型参考重心到模型头部轴向距离可以随需要而设定，设为L2。在得到L1、L2、L3、L4以后，通过以下公式：

L0＝L1+L4-L2-L3

即可得到风洞试验模型1的参考重心与尾支杆2的天平校心的轴向距离L0。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

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。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种用于风洞试验的支撑组件，包括尾支杆，所述尾支杆设有固定接头，其特征在于：

所述尾支杆包括第一段、第二段和连接所述第一段和第二段的连接段，所述第一段、连接段及第二段的轴线均不相同，所述第一段用于与天平和风洞模型连接，所述第二段用于与所述固定接头连接；

所述固定接头上设有第一定位面和第二定位面，所述第一定位面垂直于所述第一段的轴线，所述第二定位面平行于所述第一段的轴线；

所述支撑组件还包括测量装置，所述测量装置包括测量组件和固定组件；

所述测量组件包括基座和穿设在所述基座上并沿轴线方向与所述基座相对移动的测量尺；

所述固定组件包括测量组件固定部、连接部和尾支杆固定部，所述测量组件固定部用于固定所述基座，所述连接部一端与所述测量组件固定部连接，另一端与所述尾支杆固定部连接，用于改变所述测量组件的高度，所述尾支杆固定部包括互相垂直的第三定位面和第四定位面；使用时，所述第三定位面与所述第二定位面配合，所述第四定位面与所述第一定位面配合，所述尾支杆固定部与所述尾支杆固定，所述测量尺沿与所述第一段轴线平行的方向移动。

2.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于：

所述基座带有磁性物质；所述测量组件固定部包括本体、至少两个磁铁和至少两个压紧件，所述本体上开设有定位槽，用于容设所述基座，所述定位槽的第一槽壁上开设有测量尺通孔，所述至少两个磁铁对称镶嵌固定在所述第一槽壁上，所述定位槽的第二槽壁上对称开设有至少两个通孔，用于固定所述至少两个压紧件，在工作状态时，所述测量尺穿过所述测量尺通孔，所述至少两个磁铁吸附所述基座，所述至少两个压紧件沿垂直于所述测量尺的方向压紧所述基座。

3.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述尾支杆固定部为卡箍结构。

4.根据权利要求2所述的支撑组件，其特征在于，所述测量组件为游标深度尺或数显深度尺。

5.根据权利要求4所述的支撑组件，其特征在于，所述定位槽的第二槽壁上设有测量尺数值显示窗口。

6.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于：

所述连接部包括第一连接块、第二连接块和至少两个定位垫圈，所述第一连接块一端与所述尾支杆固定部连接，另一端设有凹槽，所述定位垫圈可容设在所述凹槽内，所述第二连接块一端与所述测量组件固定部连接，另一端与所述凹槽适配，工作状态时，所述第二连接块插设在所述凹槽内，通过增加或减少容设在所述凹槽内的所述定位垫圈的数量调节所述第一连接块和所述第二连接块的相对位置。

7.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述尾支杆的固定接头上对称设有两个所述第一定位面，并对称设有两个所述第二定位面。

8.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述尾支杆的各组成部分的中轴线形成的平面与所述第一定位面垂直，且与所述第二定位面垂直。