CN107505116A - 飞机编队飞行实验的飞机支撑装置及跨声速风洞实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机编队飞行实验的飞机支撑装置及跨声速风洞实验装置，该支撑装置包括固定设于风洞实验段的底部的底座，背撑支架包括第一连接臂和第二连接臂，第一连接臂与第二连接臂呈角度连接，第一连接臂与底座固定连接，第二连接臂通过变角块与长机连接；变角块包括连接于长机的安装部、变角板，变角板与第二连接臂连接；弯尾连杆的一端连接于风洞实验段中的网格测力机构，弯尾连杆的另一端通过一天平支杆与六自由度天平连接，六自由度天平连接僚机。本发明实现了在飞机编队飞行的风洞实验中对长机的牢固支撑和对僚机飞行状态的控制，进而提高了风洞实验评估大型飞机编队飞行效能和进行队形参数优化的准确性。

Description

飞机编队飞行实验的飞机支撑装置及跨声速风洞实验装置

技术领域

本发明涉及飞机编队飞行技术领域，特别是涉及一种飞机编队飞行实验的飞机支撑装置及跨声速风洞实验装置。

背景技术

增升减阻是流体力学研究人员与飞机设计师永恒的追求目标，同时减阻亦与当今追求绿色环保、燃油经济性等飞行目标一致。阻力直接影响飞机的载重量和燃油携带量，从而影响飞机性能和经济性。

飞机编队飞行涉及两架或两架以上的飞机编队飞行，具有明显减少阻力的效果。编队飞行时前面飞行飞机的尾涡对后面飞行飞机的安全存在着巨大影响，当后机进入前机的尾流区时，会出现抖动、下沉，改变飞行状态，发动机停转甚至翻转等现象。所以对飞机尾涡的形成、发展、消散机理需要进行详细的研究，对编队参数进行合理的优化设计，才有可能在避免尾涡危害的同时安全利用前机的尾涡进行“涡流冲浪”，实现飞机飞行的增升减阻，提高飞机飞行的性能。而风洞实验是评估大型飞机编队飞行效能和进行队形参数优化的最直接的手段。

但现有风洞实验过程中缺乏对长机的牢固支撑以及对僚机飞行状态的控制，致使现有风洞实验与实际编队飞行存在较大偏差，从而影响风洞实验评估大型飞机编队飞行效能和进行队形参数优化的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机编队飞行实验的飞机支撑装置及跨声速风洞实验装置，以实现在飞机编队飞行的风洞实验中实现对长机的牢固支撑和对僚机飞行状态的控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种飞机编队飞行实验的飞机支撑装置，包括：

底座，固定设于风洞实验段的底部，用于承载长机；

背撑支架，包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂呈角度连接，所述第一连接臂与所述底座固定连接，所述第二连接臂通过变角块与所述长机连接；所述变角块包括连接于所述长机的安装部，与所述安装部呈夹角连接的变角板，所述变角板与所述第二连接臂连接；

弯尾连杆，所述弯尾连杆的一端连接于风洞实验段中的网格测力机构，所述弯尾连杆的另一端通过一天平支杆与六自由度天平连接，所述六自由度天平连接僚机。

可选的，所述底座包括水平板和竖直板，所述水平板的迎风面为上升斜面，所述水平板的背风面为下降斜面；所述竖直板垂直设于所述水平板的上表面，所述竖直板的板面与风向平行，所述竖直板包括中部连板，设于所述中部连板的迎风侧面的第一角形板和设于所述中部连板的背风侧面的第二角形板，所述第一角形板的尖角迎风，所述第二角形板的尖角背风。

可选的，所述竖直板的所述中部连板上设有一插接槽，所述背撑支架的第一连接臂设有与所述插接槽的尺寸相适配的插接板，所述插接板插入所述插接槽并通过螺钉固定连接。

可选的，所述第一角形板与插入所述插接板的所述中部连板的连接处平滑过渡，插入所述插接板的所述中部连板与所述第二角形板的连接处平滑过渡。

可选的，所述变角块的安装部为一套筒，所述套筒套设于所述长机底部的连杆，且所述套筒的中心轴水平，所述变角板与所述套筒的夹角由所述长机的迎角确定。

可选的，所述变角板设有第一搭接部，所述背撑支架的所述第二连接臂设有与所述第一搭接部搭接的第二搭接部，所述第一搭接部与所述第二搭接部的厚度和等于所述变角板的厚度，且所述厚度和等于所述第二连接臂的厚度。

可选的，所述第一连接臂与所述第二连接臂的迎风部为尖角形。

可选的，所述六自由度天平插接于所述天平支杆的一段内，所述天平支杆的另一端插接于所述弯尾连杆内。

可选的，所述六自由度天平设于所述僚机内部。

本发明还提供了一种跨声速风洞实验装置，所述实验装置包括风洞实验段，连接于所述风洞实验段的进风口的风洞前段、连接于所述风洞实验段的出风口的风洞后段以及设于所述风洞实验段内的网格测力机构，用于飞机编队飞行实验；所述实验装置还包括设于所述风洞实验段内部的飞机支撑装置，所述飞机支撑装置包括：

底座，固定设于风洞实验段的底部，用于承载长机；

背撑支架，包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂呈角度连接，所述第一连接臂与所述底座固定连接，所述第二连接臂通过变角块与所述长机连接；所述变角块包括连接于所述长机的安装部，与所述安装部呈夹角连接的变角板，所述变角板与所述第二连接臂连接；

弯尾连杆，所述弯尾连杆的一端连接于风洞实验段中的网格测力机构，所述弯尾连杆的另一端通过一天平支杆与六自由度天平连接，所述六自由度天平连接僚机。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供飞机编队飞行实验的飞机支撑装置以及含有该支撑装置的跨声速风洞实验装置通过设置用于支撑长机的底座、背撑支架以及变角块能够为长机提供更牢固可靠的支撑，还可以通过变角块改变长机的仰角，减小了长机支撑对实验数据的干扰；同时通过设置用于连接僚机的六自由度天平、天平支杆和弯尾连杆，并将弯尾连杆与风洞实验段中的网格测力机构连接，能够通过风洞实验装置中的网格测力机构改变僚机的飞行状态，实现不同飞行队形的变换，并且同时测量不同队形时僚机的气动力/力矩特性，进而提高风洞实验评估大型飞机编队飞行效能和进行队形参数优化的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的飞机支撑装置中底座、背撑支架和变角块的连接结构图；

图2为本发明提供的飞机支撑装置中底座的结构图；

图3为本发明提供的飞机支撑装置中背撑支架的结构图；

图4为本发明提供的飞机支撑装置中变角块的主视图；

图5为本发明提供的飞机支撑装置中变角块的侧视图；

图6为本发明提供的飞机支撑装置中六自由度天平、天平支杆和弯尾连杆的连接结构剖视图；

图7为本发明提供的飞机支撑装置中六自由度天平与天平支杆连接的立体图；

图8为本发明提供的飞机支撑装置中六自由度天平与僚机的连接结构剖视图；

图9为本发明提供的跨声速风洞实验装置的主视图；

图10为本发明提供的跨声速风洞实验装置的俯视图；

图11为本发明提供的跨声速风洞实验装置的左视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种飞机编队飞行实验的飞机支撑装置及跨声速风洞实验装置，以实现在飞机编队飞行的风洞实验中实现对长机的牢固支撑和对僚机飞行状态的控制。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-8所示，本发明提供的飞机编队飞行实验的飞机支撑装置包括底座、背撑支架和弯尾连杆。

其中，底座1固定设于风洞实验段的底部，用于承载长机8；背撑支架2包括第一连接臂21和第二连接臂22，所述第一连接臂21与所述第二连接臂22呈角度连接，所述第一连接臂21与所述底座1固定连接，所述第二连接臂22通过变角块3与所述长机8连接；所述变角块22包括连接于所述长机8的安装部31，与所述安装部31呈夹角连接的变角板32，所述变角板32与所述第二连接臂22连接。

其中弯尾连杆4的一端连接于风洞实验段中的网格测力机构，所述弯尾连杆4的另一端通过一天平支杆5与六自由度天平6连接，所述六自由度天平6连接僚机9。

如图2所示，所述底座1包括水平板11和竖直板12，所述水平板11的迎风面为上升斜面111，所述水平板11的背风面为下降斜面112；所述竖直板12垂直设于所述水平板11的上表面，所述竖直板12的板面与风向平行，所述竖直板12包括中部连板121，设于所述中部连板121的迎风侧面的第一角形板122和设于所述中部连板121的背风侧面的第二角形板123，所述第一角形板122的尖角迎风，所述第二角形板123的尖角背风。

如图2和3所示，所述竖直板12的所述中部连板121上设有一插接槽124，所述背撑支架2的第一连接臂21设有与所述插接槽124的尺寸相适配的插接板211，所述插接板211插入所述插接槽124并通过螺钉固定连接。

上述实施方式中，所述第一角形板122与插入所述插接板211的所述中部连板121的连接处平滑过渡，插入所述插接板211的所述中部连板121与所述第二角形板123的连接处平滑过渡。这样可以减小支撑结构连接处的棱角，也就减小了棱角对气流的冲击作用，进而减小支撑结构对实验结果的影响。

如图4和5所示，所述变角块3的安装部31为一套筒，所述套筒套设于所述长机8底部的连杆81，且所述套筒的中心轴水平，所述变角板32与所述套筒的夹角由所述长机8的迎角确定。该变角块3能够满足长机8的迎角变换的需求，使实验过程更符合实际。

为了较小变角块与背撑支架连接对流程的影响，所述变角板32设有第一搭接部321，所述背撑支架2的所述第二连接臂22设有与所述第一搭接部321搭接的第二搭接部221，所述第一搭接部321与所述第二搭接部221的厚度和等于所述变角板32的厚度，且所述厚度和等于所述第二连接臂22的厚度。

在实际应用中，为了减小背撑支架2对流场的影响，第一连接臂21与第二连接臂22的迎风部为尖角形。

如图6和7所示，所述六自由度天平6插接于所述天平支杆5的一段内，所述天平支杆5的另一端插接于所述弯尾连杆4内。如图8所示，所述六自由度天平6设于所述僚机9内部。

本发明还提供了一种跨声速风洞实验装置，所述实验装置包括风洞实验段7，连接于所述风洞实验段7的进风口71的风洞前段、连接于所述风洞实验段7的出风口72的风洞后段以及设于所述风洞实验段内的网格测力机构，用于飞机编队飞行实验；所述实验装置还包括设于所述风洞实验段内部的飞机支撑装置，所述飞机支撑装置包括：

底座，固定设于风洞实验段的底部，用于承载长机；

背撑支架，包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂呈角度连接，所述第一连接臂与所述底座固定连接，所述第二连接臂通过变角块与所述长机连接；所述变角块包括连接于所述长机的安装部，与所述安装部呈夹角连接的变角板，所述变角板与所述第二连接臂连接；

弯尾连杆，所述弯尾连杆的一端连接于风洞实验段中的网格测力机构，所述弯尾连杆的另一端通过一天平支杆与六自由度天平连接，所述六自由度天平连接僚机。

该跨声速风洞实验装置能够充分利用跨声速风洞实验段有限的空间，通过合理安排长机和僚机的支撑结构实现双机编队的实验模拟，长机支撑牢固且可以实现迎角变换的需求，使长机支撑干扰小，僚机处于试验段靠后端，僚机与长机需要在保持5倍长机展长以上的流向距离，僚机通过与网格测力机构链接能够实现在法向及横向的可控运动，并变换不同队形，且在不同队形下实现僚机气动力/力矩特性的测量，提高了对大型飞机编队飞行效能评估和对飞机编队队形参数优化的准确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种飞机编队飞行实验的飞机支撑装置，其特征在于，包括：

底座，固定设于风洞实验段的底部，用于承载长机；

背撑支架，包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂呈角度连接，所述第一连接臂与所述底座固定连接，所述第二连接臂通过变角块与所述长机连接；所述变角块包括连接于所述长机的安装部，与所述安装部呈夹角连接的变角板，所述变角板与所述第二连接臂连接；

弯尾连杆，所述弯尾连杆的一端连接于风洞实验段中的网格测力机构，所述弯尾连杆的另一端通过一天平支杆与六自由度天平连接，所述六自由度天平连接僚机。

2.根据权利要求1所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述底座包括水平板和竖直板，所述水平板的迎风面为上升斜面，所述水平板的背风面为下降斜面；所述竖直板垂直设于所述水平板的上表面，所述竖直板的板面与风向平行，所述竖直板包括中部连板，设于所述中部连板的迎风侧面的第一角形板和设于所述中部连板的背风侧面的第二角形板，所述第一角形板的尖角迎风，所述第二角形板的尖角背风。

3.根据权利要求2所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述竖直板的所述中部连板上设有一插接槽，所述背撑支架的第一连接臂设有与所述插接槽的尺寸相适配的插接板，所述插接板插入所述插接槽并通过螺钉固定连接。

4.根据权利要求3所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述第一角形板与插入所述插接板的所述中部连板的连接处平滑过渡，插入所述插接板的所述中部连板与所述第二角形板的连接处平滑过渡。

5.根据权利要求1所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述变角块的安装部为一套筒，所述套筒套设于所述长机底部的连杆，且所述套筒的中心轴水平，所述变角板与所述套筒的夹角由所述长机的迎角确定。

6.根据权利要求5所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述变角板设有第一搭接部，所述背撑支架的所述第二连接臂设有与所述第一搭接部搭接的第二搭接部，所述第一搭接部与所述第二搭接部的厚度和等于所述变角板的厚度，且所述厚度和等于所述第二连接臂的厚度。

7.根据权利要求1所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述第一连接臂与所述第二连接臂的迎风部为尖角形。

8.根据权利要求1所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述六自由度天平插接于所述天平支杆的一段内，所述天平支杆的另一端插接于所述弯尾连杆内。

9.根据权利要求8所述的飞机支撑装置，其特征在于，所述六自由度天平设于所述僚机内部。

10.一种跨声速风洞实验装置，所述实验装置包括风洞实验段，连接于所述风洞实验段的进风口的风洞前段、连接于所述风洞实验段的出风口的风洞后段以及设于所述风洞实验段内的网格测力机构，其特征在于，用于飞机编队飞行实验，所述实验装置还包括设于所述风洞实验段内部的飞机支撑装置，所述飞机支撑装置包括：

底座，固定设于风洞实验段的底部，用于承载长机；

背撑支架，包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂呈角度连接，所述第一连接臂与所述底座固定连接，所述第二连接臂通过变角块与所述长机连接；所述变角块包括连接于所述长机的安装部，与所述安装部呈夹角连接的变角板，所述变角板与所述第二连接臂连接；

弯尾连杆，所述弯尾连杆的一端连接于风洞实验段中的网格测力机构，所述弯尾连杆的另一端通过一天平支杆与六自由度天平连接，所述六自由度天平连接僚机。