CN108593246A - 一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置 - Google Patents

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许岭松
刘新朝
周孟德
温正权
姚壮
王世红
贾振元
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Abstract

本发明一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置属于风洞模型试验领域，涉及一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置。该装置由尾撑支杆、楔形定位块、螺钉、定位块、左安装基座、压电陶瓷、右安装基座、紧固螺钉组成。在尾撑支杆上均匀开设多个安装压电陶瓷的阶梯凹槽，阶梯凹槽中安装布置适当数量的压电陶瓷，利用斜面配合结构顶紧压电陶瓷，有效防止试验过程中支杆剧烈振动时压电陶瓷松动、脱落，确保压电陶瓷的输出力全部传递到尾撑支杆。通过控制输出压电陶瓷的输出力，可以有效抑制模型在俯仰、偏航方向的振动，增大试验模型的试验攻角、试验马赫数范围；该装置的结构体积小、安全、可靠，通用性强。

Description

一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置
技术领域
本发明专利属于风洞模型试验领域，涉及一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置。
背景技术
风洞试验作为空气动力学研究广泛采用的方法，为航空、航天、铁路运输等领域的发展提供了必要的保障。风洞试验是气动数据的主要来源之一。模型采用尾撑方式是风洞模型试验中最常见的支撑形式之一，尾撑方式中采用细长支杆连接到试验模型的尾部或腹部，支杆另一端安装到可变攻角的风洞弯刀上。模型尾撑安装方式属于悬臂结构。在风洞试验过程，尾撑安装方式的模型在试验攻角较大、试验马赫数较大的状态下，试验模型将出现振动加剧、无法正常试验的现象。相对于被动抑振方案，在尾撑支杆上设置压电陶瓷的主动抑振方案由于其体积小、效果显著，是目前尾撑模型试验中较为常见的抑振方案。如南京航空航天大学的李杰锋，沈星等人发明的专利号为CN201310196950.1“一种主动减振的风洞模型尾支杆结构”发明的风洞主动抑振支杆形式，其压电叠堆通过固定螺钉固定在尾支杆后段的法兰盘上，其结构简单，但不能根据试验模型振动的情况进行调整顶紧压电陶瓷，有效抑制模型在俯仰、偏航方向的振动，增大试验模型的试验攻角、试验马赫数范围。
发明内容
本发明专利为克服现有技术的缺陷，发明一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置，该装置通过在模型尾撑支杆上均匀开设多个阶梯凹槽，阶梯凹槽中安装布置适当数量的压电陶瓷。并利用斜面配合结构顶紧压电陶瓷，有效防止试验过程中支杆剧烈振动时压电陶瓷松动、脱落，确保压电陶瓷的输出力全部传递到尾撑支杆；在尾撑支杆周向布置适当数量的压电陶瓷，通过控制输出压电陶瓷的输出力，利用压电陶瓷输出作用力大、动态响应快的特点，可以有效抑制模型俯仰、偏航振动状态，增大试验模型的试验攻角、试验马赫数范围。
本发明采用的技术方案是一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置，其特征是，该装置由尾撑支杆1、楔形定位块2、螺钉3、定位块4、左安装基座5、压电陶瓷6、右安装基座7、紧固螺钉8组成；在尾撑支杆1上均匀开设多个安装压电陶瓷的阶梯凹槽，在每个阶梯凹槽中从左至右依次安装楔形定位块2和定位块4，楔形定位块2和定位块4之间斜面配合；压电陶瓷6安装在左安装基座5和右安装基座7之间，并与左安装基座5和右安装基座7贴紧，左安装基座5具有球形表面，再将安装了压电陶瓷6的左安装基座5贴紧定位块4安装，通过螺钉3将楔形定位块2固定在尾撑支杆1上，通过紧固螺钉8将基座7固定于尾撑支杆1上。
本发明专利的有益效果在于不改变尾撑支杆外形、影响试验的状态下，通过在尾撑支杆上均匀开设多个阶梯凹槽，阶梯凹槽中安装布置适当数量的压电陶瓷；利用斜面配合结构顶紧压电陶瓷，有效防止试验过程中支杆剧烈振动时压电陶瓷松动、脱落，确保压电陶瓷的输出力全部传递到尾撑支杆；在尾撑支杆周向布置适当数量的压电陶瓷，通过控制输出压电陶瓷的输出力，可以有效抑制模型在俯仰、偏航方向的振动，增大试验模型的试验攻角、试验马赫数范围；该装置的结构体积小、安全、可靠，通用性强。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视放大图，
图3是图1的B-B剖视放大图。
其中，1-尾撑支杆、2-楔形定位块、3-螺钉、4-定位块、5-左安装基座、6-压电陶瓷、7-右安装基座、8-紧固螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案对本发明作进一步详细说明。
图1、图2、图3是一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置结构图，该装置由尾撑支杆1、楔形定位块2、螺钉3、定位块4、左安装基座5、压电陶瓷6、右安装基座7、紧固螺钉8组成。
参见图2、3，在尾撑支杆1上均匀开设4个安装压电陶瓷的的阶梯凹槽，在每个阶梯凹槽中从左至右依次安装楔形定位块2和定位块4，楔形定位块2和定位块4之间通过斜面配合，增大摩擦力，防止压电陶瓷6在尾撑支杆1剧烈振动过程中轴向预紧力减小，有效确保压电陶瓷6始终受到足够的的轴向预紧力。将压电陶瓷6安装在左安装基座5和右安装基座7之间，并与两个安装基座贴紧。要有效保证压电陶瓷6安装正确、确保其受力均匀，避免压电陶瓷6受侧向剪切力而受损。左安装基座5具有球形表面，再将左安装基座5球形表面贴紧定位块4安装。通过螺钉3将楔形定位块2固定在尾撑支杆1上，通过紧固螺钉8将右安装基座7固定到尾撑支杆1上。
上述装置在尾撑支杆1截面周向均匀布置了4个压电陶瓷6，可以有效抑制模型俯仰、偏航振动状态。
在尾撑支杆1截面上可以按照需要设计不同数量、规格的压电陶瓷6，以便满足抑振要求。
本发明专利一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置，通过在尾撑支杆截面周向加工一定数量的压电陶瓷安装凹槽，布置一定数量高频响应的压电陶瓷，并利用斜面配合结构顶紧压电陶瓷，有效防止试验过程中支杆剧烈振动时压电陶瓷松动、脱落，确保压电陶瓷的输出力全部传递到尾撑支杆。依据模型在俯仰、偏航方向的振动信号，通过专用的控制系统控制压电陶瓷作用，可以有效抑制模型在俯仰、偏航方向的振动状态，增大试验模型的试验攻角、试验马赫数范围。

Claims (1)

1.一种基于压电陶瓷的风洞模型主动抑振装置，其特征是，该装置由尾撑支杆(1)、楔形定位块(2)、螺钉(3)、定位块(4)、左安装基座(5)、压电陶瓷(6)、右安装基座(7)、紧固螺钉(8)组成；
在尾撑支杆(1)上均匀开设多个安装压电陶瓷的阶梯凹槽，在每个阶梯凹槽中从左至右依次安装楔形定位块(2)和定位块(4)，楔形定位块(2)和定位块(4)之间斜面配合；压电陶瓷(6)安装在左安装基座(5)和右安装基座(7)之间，并与左安装基座(5)和右安装基座(7)贴紧；左安装基座(5)具有球形表面，再将安装了压电陶瓷(6)的左安装基座(5)球形表面贴紧定位块(4)安装；通过螺钉(3)将楔形定位块(2)固定在尾撑支杆(1)上，通过紧固螺钉(8)将右安装基座(7)固定在尾撑支杆(1)上。
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