CN107830986B - 一种进气道模型流量调节机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空气动力试验技术领域，涉及一种适用于高速风洞试验的进气道模型流量调节机构。其特征在于：有一个流量调节装置，它包括电动缸单元、下分流板单元和四连杆机构。本发明提出了一种适用于高速风洞试验的进气道模型流量调节机构，实现了进气道模型中流量的连续调节，能得到连续喉道面积变化下的流量参数，实现了准确确定进气道的性能。另外，简化了调节步骤，缩短了调节周期，提高了试验效率，降低了试验成本。

Description

一种进气道模型流量调节机构
技术领域
本发明属于航空气动力试验技术领域，涉及一种适用于高速风洞试验的进气道模型流量调节机构。
背景技术
随着科技发展，在飞机设计领域气动外形日益多样、功能日益完备、引发气动力研究的方向纷繁复杂，风洞实验技术作为空气动力学研究广泛采用的方法，为航空、航天等领域的发展提供必要的保障。现代飞机进气道形状复杂，需要通过试验确定进气道的各性能参数。目前进气道试验模型流量调节时，需要通过手动调节模型进气道的喉道面积，只能测量固定流量下的性能参数，不能进行连续性测量。难以准确确定进气道的性能参数。另外，手动调节模型进气道的喉道面积时，需要停止试验，调节步骤复杂，调节周期长，导致试验效率低，试验成本高。
发明内容
本发明的目的是：提出一种适用于高速风洞试验的进气道模型流量调节机构，以便实现进气道模型中流量的连续调节，得到连续喉道面积变化下的流量参数，准确确定进气道的性能。另外，简化调节步骤，缩短调节周期，提高试验效率，降低试验成本。
本发明的技术方案是：一种进气道模型流量调节机构，包括进气道模型1,进气道模型1包括进气道前段14和进气道后段，进气道后段包括上流道1a和下流道1b,进气道前段14固定在进气道模型1的壳体上；其特征在于：有一个流量调节装置，它包括电动缸单元、下分流板单元和四连杆机构；
所述的电动缸单元包括电动缸2和第1活动铰轴3；电动缸2固定在进气道模型1的壳体上，电动缸2的活塞杆朝向进气道前段14；
所述的下分流板单元包括下分流板9、下分流板轴11、减速器12和电机13；电机13的输出轴与减速器12的输入轴连接，减速器12的输出轴与下分流板轴11连接，下分流板轴11与下分流板9的后端固连，下分流板9的悬臂端朝向进气道前段14；减速器12和电机13固定在进气道模型1的壳体上；
所述的四连杆机构包括摆杆4、第2活动铰轴5、前分流板6、第1固定铰轴7、上分流板8和第2固定铰轴11；摆杆4的上销孔与电动缸2活塞杆的耳环通过第1活动铰轴3形成铰链连接，前分流板6的前端销孔通过第1固定铰轴7与进气道前段14形成铰链连接，前分流板6的后端销孔通过第2活动铰轴5与摆杆4的下端销孔形成铰链连接，前分流板6的后端销孔位于前分流板6板面的上方；上分流板8的前端销孔通过第2活动铰轴5与摆杆4的下端销孔形成铰链连接，上分流板8的后端销孔与第2固定铰轴11铰接，上分流板8的前端销孔和后端销孔均位于上分流板8的板面的上方，第2固定铰轴11固定在进气道模型1的壳体上，上分流板8的后端销孔为异型孔，该异型孔的形状规范了上分流板8后缘的运动轨迹，使上分流板8的后缘始终与上流道1a的上壁面接触；在四连杆机构运动过程中，前分流板6的后缘始终与上分流板8的前缘接触；
当进气道模型流量调节机构处于上流道1a全闭、下流道1b全开状态时，电动缸2的活塞杆处于缩回的极限位置，前分流板6和上分流板8处于最低的位置，下分流板9处于逆时针旋转的极限位置，下分流板9的前缘与前分流板6的后缘接触，将上流道1a完全封闭，下流道1b完全打开；
当进气道模型流量调节机构处于上流道1a全开、下流道1b全闭状态时，电动缸2的活塞杆处于伸出的极限位置，前分流板6和上分流板8处于最高的位置，下分流板9处于顺时针旋转的极限位置，下分流板9的前缘与进气道模型1的壳体接触，将上流道1a完全打开，下流道1b完全封闭；
当进气道模型流量调节机构处于从上流道1a全闭、下流道1b全开状态向上流道1a全开、下流道1b全闭状态转换时，电动缸2的活塞杆由缩回的极限位置向伸出的极限位置运动，前分流板6和上分流板8由最低位置向上提升，下分流板9由逆时针旋转的极限位置向顺时针旋转的极限位置转动，下分流板9的前缘做顺时针旋转，下分流板9的前缘逐渐离开前分流板6的后缘，将上流道1a由全闭逐渐转为打开，下流道1b由全开逐渐转为封闭。
本发明的优点是：提出了一种适用于高速风洞试验的进气道模型流量调节机构，实现了进气道模型中流量的连续调节，能得到连续喉道面积变化下的流量参数，实现了准确确定进气道的性能。另外，简化了调节步骤，缩短了调节周期，提高了试验效率，降低了试验成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。图中，右方是前方，左方是后方。图示状态是进气道模型流量调节机构处于上流道1a全闭、下流道1b全开状态。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明的结构示意图。图示状态是进气道模型流量调节机构处于上流道1a全开、下流道1b全闭状态。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2，一种进气道模型流量调节机构，包括进气道模型1,进气道模型1包括进气道前段14和进气道后段，进气道后段包括上流道1a和下流道1b,进气道前段14固定在进气道模型1的壳体上；其特征在于：有一个流量调节装置，它包括电动缸单元、下分流板单元和四连杆机构；
所述的电动缸单元包括电动缸2和第1活动铰轴3；电动缸2固定在进气道模型1的壳体上，电动缸2的活塞杆朝向进气道前段14；
所述的下分流板单元包括下分流板9、下分流板轴11、减速器12和电机13；电机13的输出轴与减速器12的输入轴连接，减速器12的输出轴与下分流板轴11连接，下分流板轴11与下分流板9的后端固连，下分流板9的悬臂端朝向进气道前段14；减速器12和电机13固定在进气道模型1的壳体上；
所述的四连杆机构包括摆杆4、第2活动铰轴5、前分流板6、第1固定铰轴7、上分流板8和第2固定铰轴11；摆杆4的上销孔与电动缸2活塞杆的耳环通过第1活动铰轴3形成铰链连接，前分流板6的前端销孔通过第1固定铰轴7与进气道前段14形成铰链连接，前分流板6的后端销孔通过第2活动铰轴5与摆杆4的下端销孔形成铰链连接，前分流板6的后端销孔位于前分流板6板面的上方；上分流板8的前端销孔通过第2活动铰轴5与摆杆4的下端销孔形成铰链连接，上分流板8的后端销孔与第2固定铰轴11铰接，上分流板8的前端销孔和后端销孔均位于上分流板8的板面的上方，第2固定铰轴11固定在进气道模型1的壳体上，上分流板8的后端销孔为异型孔，该异型孔的形状规范了上分流板8后缘的运动轨迹，使上分流板8的后缘始终与上流道1a的上壁面接触；在四连杆机构运动过程中，前分流板6的后缘始终与上分流板8的前缘接触；
当进气道模型流量调节机构处于上流道1a全闭、下流道1b全开状态时，电动缸2的活塞杆处于缩回的极限位置，前分流板6和上分流板8处于最低的位置，下分流板9处于逆时针旋转的极限位置，下分流板9的前缘与前分流板6的后缘接触，将上流道1a完全封闭，下流道1b完全打开；
当进气道模型流量调节机构处于上流道1a全开、下流道1b全闭状态时，电动缸2的活塞杆处于伸出的极限位置，前分流板6和上分流板8处于最高的位置，下分流板9处于顺时针旋转的极限位置，下分流板9的前缘与进气道模型1的壳体接触，将上流道1a完全打开，下流道1b完全封闭；
当进气道模型流量调节机构处于从上流道1a全闭、下流道1b全开状态向上流道1a全开、下流道1b全闭状态转换时，电动缸2的活塞杆由缩回的极限位置向伸出的极限位置运动，前分流板6和上分流板8由最低位置向上提升，下分流板9由逆时针旋转的极限位置向顺时针旋转的极限位置转动，下分流板9的前缘做顺时针旋转，下分流板9的前缘逐渐离开前分流板6的后缘，将上流道1a由全闭逐渐转为打开，下流道1b由全开逐渐转为封闭。
本发明的工作原理是：气流由右方进入，流经前分流板6下方、上分流板8下方，进入上流道1a和下流道1b。由电动缸2的活塞杆、第1活动铰轴3、摆杆4、第2活动铰轴5、前分流板6、第1固定铰轴7、上分流板8、第2固定铰轴11组成了四连杆机构。当电动缸2的活塞杆处于缩回的极限位置时，下分流板9处于逆时针旋转的极限位置，前分流板6后缘、上分流板8前缘与下分流板后缘接触，上流道1a完全封闭，气流全部进入下流道1b。当电动缸2的活塞杆由缩回的极限位置向前伸出时，通过第1活动铰轴3、摆杆4、第2活动铰轴5提升前分流板6与上分流板8，配合下分流板9由逆时针旋转的极限位置顺时针旋转，离开前分流板6后缘与上分流板8前缘，上流道1a由封闭逐渐打开，气流分别进入上流道1a与下流道1b；当电动缸2的活塞杆处于伸出的极限位置时，前分流板6和上分流板8处于最高的位置，配合下分流板9处于顺时针旋转的极限位置，下分流板9将下流道1b完全封闭，此时上流道1a完全打开，气流全部进入上流道1a。
本发明的一个实施例，所采用的电动缸2、减速器12和电机13均为成品件。经试验证明，试验周期从目前的8小时缩短为30分钟以内，效率提高了15倍以上。

Claims (1)

1.一种进气道模型流量调节机构，包括进气道模型(1),进气道模型(1)包括进气道前段(14)和进气道后段，进气道后段包括上流道(1a)和下流道(1b),进气道前段(14)固定在进气道模型(1)的壳体上；其特征在于：有一个流量调节装置，它包括电动缸单元、下分流板单元和四连杆机构；
所述的电动缸单元包括电动缸(2)和第1活动铰轴(3)；电动缸(2)固定在进气道模型(1)的壳体上，电动缸(2)的活塞杆朝向进气道前段(14)；
所述的下分流板单元包括下分流板(9)、下分流板轴(11)、减速器(12)和电机(13)；电机(13)的输出轴与减速器(12)的输入轴连接，减速器(12)的输出轴与下分流板轴(11)连接，下分流板轴(11)与下分流板(9)的后端固连，下分流板(9)的悬臂端朝向进气道前段(14)；减速器(12)和电机(13)固定在进气道模型(1)的壳体上；
所述的四连杆机构包括摆杆(4)、第2活动铰轴(5)、前分流板(6)、第1固定铰轴(7)、上分流板(8)和第2固定铰轴(11)；摆杆(4)的上销孔与电动缸(2)活塞杆的耳环通过第1活动铰轴(3)形成铰链连接，前分流板(6)的前端销孔通过第1固定铰轴(7)与进气道前段(14)形成铰链连接，前分流板(6)的后端销孔通过第2活动铰轴(5)与摆杆(4)的下端销孔形成铰链连接，前分流板(6)的后端销孔位于前分流板(6)板面的上方；上分流板(8)的前端销孔通过第2活动铰轴(5)与摆杆(4)的下端销孔形成铰链连接，上分流板(8)的后端销孔与第2固定铰轴(11)铰接，上分流板(8)的前端销孔和后端销孔均位于上分流板(8)的板面的上方，第2固定铰轴(11)固定在进气道模型(1)的壳体上，上分流板(8)的后端销孔为异型孔，该异型孔的形状规范了上分流板(8)后缘的运动轨迹，使上分流板(8)的后缘始终与上流道(1a)的上壁面接触；在四连杆机构运动过程中，前分流板(6)的后缘始终与上分流板(8)的前缘接触；
当进气道模型流量调节机构处于上流道(1a)全闭、下流道(1b)全开状态时，电动缸(2)的活塞杆处于缩回的极限位置，前分流板(6)和上分流板(8)处于最低的位置，下分流板(9)处于逆时针旋转的极限位置，下分流板(9)的前缘与前分流板(6)的后缘接触，将上流道(1a)完全封闭，下流道(1b)完全打开；
当进气道模型流量调节机构处于上流道(1a)全开、下流道(1b)全闭状态时，电动缸(2)的活塞杆处于伸出的极限位置，前分流板(6)和上分流板(8)处于最高的位置，下分流板(9)处于顺时针旋转的极限位置，下分流板(9)的前缘与进气道模型(1)的壳体接触，将上流道(1a)完全打开，下流道(1b)完全封闭；
当进气道模型流量调节机构处于从上流道(1a)全闭、下流道(1b)全开状态向上流道(1a)全开、下流道(1b)全闭状态转换时，电动缸(2)的活塞杆由缩回的极限位置向伸出的极限位置运动，前分流板(6)和上分流板(8)由最低位置向上提升，下分流板(9)由逆时针旋转的极限位置向顺时针旋转的极限位置转动，下分流板(9)的前缘做顺时针旋转，下分流板(9)的前缘逐渐离开前分流板(6)的后缘，将上流道(1a)由全闭逐渐转为打开，下流道(1b)由全开逐渐转为封闭。
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