CN108645592A - 一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，目的在于解决采用单叶片腹部支撑装置或尾部支撑装置连接双机身飞行器时，存在风洞试验流场畸变和洞壁干扰左右不对称，或会导致连接部段破坏变形严重，导致试验数据失真且难以修正的问题。本发明在风洞试验段连接头上设计左右两根支臂，每根支臂前端分别安装一根连接叶片，每根连接叶片顶部均安装一根测力天平，左右两根天平分别与双机身飞行器模型的左右机身内部连接，对双机身飞行器左右部段气动力分别进行测量，从而实现双机身飞行器在跨声速风洞中的连接安装和载荷测量。经测定，本发明的双天平双叶片支撑装置能准确、安全的获取双机身飞行器跨声速风洞试验数据。

Description

一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑 装置

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，具体涉及一种在跨声速风洞中适用于双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其是一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置。

背景技术

目前，风洞试验是获取飞机等航空飞行器气动特性的主要手段。风洞试验过程中，飞行器模型通过支撑装置固定于试验段内。跨声速风洞中支撑装置的选取和设计准则主要有以下考虑：1.支撑装置需要有足够的刚度，以减小模型在试验段中的振动；2.支撑装置与模型连接部件需要有足够的强度，以保证模型在试验段中的安全；3.支撑装置对模型外形的破坏要尽量小，同时减小支撑干扰影响，提高试验结果准度。目前，跨声速风洞试验中飞行器模型常见的支撑方式主要包括尾部支撑、单叶片腹部支撑两种。

随着航空工业技术和水平的发展，越来越多的现代航空器采用双机身布局，此类飞行器左右两侧各有一个机身且关于纵向对称面完全对称。针对此类布局，现有支撑方式难以满足其跨声速风洞试验需求，主要体现在如下几个方面。

1）单叶片腹部支撑装置只能连接双机身飞行器的一个机身，必然导致飞行器模型在风洞试验段纵向对称平面内左右不对称，进一步导致风洞试验流场畸变和洞壁干扰存在左右不对称问题，降低风洞试验数据质量，尾部支撑连接单机身也无法避免此类问题。

2）双机身飞行器中间一般配置连接翼或发动机，使用尾部支撑装置连接此处，首先会导致连接部段强度不足进而影响试验安全，其次会导致连接部段破坏变形严重，导致试验数据失真且难以修正。

3）现有尾支撑或单叶片腹部支撑均采用一根天平测量飞行器所受气动力，单根天平在双机身飞行器内部布置困难，且试验数据难以反映两侧机身气动特性差异。

为此，迫切需要一种新的方法或装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对采用单叶片腹部支撑装置或尾部支撑装置连接双机身飞行器时，存在风洞试验流场畸变和洞壁干扰存在左右不对称，或会导致连接部段破坏变形严重，导致试验数据失真且难以修正的问题，提供一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置。本发明在风洞试验段连接头上设计左右两根支臂，每根支臂前端分别安装一根连接叶片，每根连接叶片的顶部均安装一根测力天平，左右两根天平分别与双机身飞行器模型的左右机身内部连接，对双机身飞行器左右部段气动力分别进行测量，从而实现双机身飞行器在跨声速风洞中的连接安装和载荷测量。经测定，本发明的双天平双叶片支撑装置能准确、安全的获取双机身飞行器跨声速风洞试验数据，具有良好的社会效益和经济效益，对于双机身布局飞行器的发展具有重要的意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，包括连接头、连接头后端连接锥、支臂、叶片、天平，所述支臂、叶片、天平构成测量单元，所述测量单元为两个且测量单元中的支臂相对于连接头的轴向对称平面完全对称，所述连接头后端连接锥与连接头相连且连接头通过连接头后端连接锥能与风洞试验段弯刀机构相连；

所述连接头的两端分别设置有连接孔，所述支臂的后端为与连接孔相连的接头连接段，所述连接孔与接头连接段之间通过定位销与定位销钉孔相连并将支臂与连接头连接在一起，所述支臂的前端设置有用于与叶片相连的叶片连接槽，所述支臂沿其后端至前端的方向轴向尺寸逐渐减小；

所述叶片的下端为与叶片连接槽相连的叶片连接段，所述叶片连接段通过连接销孔、定位销钉的配合将叶片与支臂连接为一体且叶片能使双机身布局飞行器的模型与支臂保持一定距离；

所述叶片的上端设置有用于与天平相连的连接锥，所述叶片通过连接锥与天平相连。

所述支臂的前端头部呈流线型曲面状。

所述连接孔为等直圆柱配合面，所述接头连接段呈等直圆柱状。

所述连接头的前端中段采用迎风面圆锥和尖角斜劈结构。

所述支臂采用一体加工而成。

所述连接头的前端中段包括迎风面圆锥、尖角斜劈结构，所述尖角斜劈结构为一组且尖角斜劈结构对称设置在迎风面圆锥两侧。

所述测量单元中两个天平的连接关系完全对称。

针对前述问题，本发明提供一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置。该装置的结构特点如下：1.左右支臂、叶片和天平的安装位置和连接关系关于支撑纵向对称平面完全对称；2.左右支臂、叶片和天平的尺寸大小以及刚度、强度设计完全相同；3.左右天平的载荷设计完全相同，可以互换。本发明中，在风洞试验段连接头上设计左右两根支臂，每根支臂前端分别安装一根连接叶片，每根连接叶片的顶部均安装一根测力天平，左右两根天平分别与双机身飞行器模型的左右机身内部连接，对双机身飞行器左右部段气动力分别进行测量，从而实现双机身飞行器在跨声速风洞中的连接安装和载荷测量。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1）本发明中的双天平双叶片支撑装置在风洞中左右对称安装，双天平分别与双机身飞行器的左右机身内部连接，保证了飞行器模型在风洞试验段核心流场中左右对称，飞行器模型纵向对称平面与风洞流场纵向对称平面完全重合，减小了流场畸变和洞壁干扰对试验数据的不对称影响，提高了双机身飞行器试验结果准确度；

2）双天平双叶片分别与双机身内部连接，避免了支撑系统与双机身连接翼或单侧机身、发动机等薄弱部件的连接，不仅提高连接强度保证试验安全，同时也避免了飞行器模型外形的过度放大破坏，降低了试验数据修正难度，提高了试验结果可信度；

3）双天平双叶片支撑装置部件采用一体化设计加工，连接牢固，整体刚度好，试验过程中振动幅度小；

4）左右机身分别安装一根天平，能获得反映左右部件气动特性差异的载荷数据；

5）根据不同双机身飞行器左右机身的宽度尺寸，加工不同宽度的连接头，配合所述的左右支臂、双叶片和双天平，即可将本发明应用于其它风洞或其它双机身飞行器的气动试验，避免了整套支撑装置的重新加工，获得良好的社会效益和经济效益。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的双天平双叶片支撑装置示意图。

图2是本发明的双天平双叶片支撑装置连接头示意图。

图3是本发明的双天平双叶片支撑装置左支臂示意图。

图4是本发明的双天平双叶片支撑装置左叶片示意图。

图中标记：1、连接头，2、左支臂，3、右支臂，4、左叶片，5、右叶片，6、左天平，7、右天平，8、左端连接孔，9、右端连接孔，10、左接头连接段，11、左叶片连接槽，12、左叶片连接段，13、前连接销孔，14、后连接销孔，15、左连接锥，16、连接头后端连接锥。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，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。

实施例1

如图所示，本实施例的用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置包括连接头、连接头后端连接锥、左支臂、右支臂、左叶片、右叶片、左天平、右天平，连接头后端连接锥与连接头相连，连接头通过连接头后端连接锥能与风洞试验段弯刀机构相连。图中，连接头将支撑装置左右部件连接组合在一起。左支臂和右支臂分别整体加工，关于连接头纵向对称平面完全对称，起到连接左叶片、右叶片与连接头的作用。即左支臂、右支臂分别与连接头相连，左支臂、右支臂相对于连接头的轴向对称平面完全对称。

左叶片、右叶片分别连接左天平、右天平和左支臂、右支臂，同时利用叶片高度使得飞行器模型与左支臂、右支臂保持一定距离。左天平和右天平尺寸大小、载荷范围完全一致，满足左右互换的试验需求，其结构形式、连接关系与现有尾支撑或单叶片腹部支撑相同。双机身飞行器模型的左右机身分别与左天平、右天平连接，从而实现跨声速风洞试验需求。

图2为本发明的双天平双叶片支撑装置连接头示意图。连接头的后端为连接头后端连接锥，可以插入风洞试验段弯刀机构，其连接方式与现有试验支撑装置相同。连接头的前端中段采用迎风面圆锥和尖角斜劈设计，减小气流分离。连接头的前端左段是左端连接孔，连接孔内为等直圆柱配合面，设计有定位销钉孔。连接头前端右侧是右端连接孔，其结构形式、尺寸大小与左侧连接孔完全对称。

图3为本发明的双天平双叶片支撑装置左支臂示意图。左支臂后端为左接头连接段，采用等直圆柱配合面设计，能够插入左端连接孔并实现圆柱面配合，通过销钉定位，从而将左支臂安装在连接头上。左支臂前端设计有用于与左叶片相连的左叶片连接槽，内部有定位销钉孔。左支臂前端头部经过流线型曲面设计，从而减小迎风面气流分离。左支臂由后向前尺寸逐渐缩小以便减小支臂对模型的干扰，其整体刚度和强度经过优化设计，满足试验需求。右支臂与左支臂的结构形式和尺寸大小完全相同，左右对称。

图4为本发明的双天平双叶片支撑装置左叶片示意图。左叶片下端为用于与左叶片相连的左叶片连接段，将其插入左叶片连接槽内，并通过前连接销孔、后连接销孔安装定位销钉，从而将左叶片安装在左支臂上。左叶片上端有左天平与左连接锥，通过其可将左天平安装在左叶片4，天平安装方式与现有试验支撑装置一致。左叶片设计过程中，进行优化设计，使得叶片对试验结果干扰最小。右叶片与右天平的连接关系与左侧完全对称。进一步，连接孔为等直圆柱配合面，接头连接段呈等直圆柱状，左支臂、右支臂分别采用一体加工而成。

本发明双天平双叶片支撑装置的工作原理如下。

首先，双机身飞行器模型的左右机身分别安装在左天平和右天平上，两根天平分别对机身左右部件所受气动力进行测量同时将模型整体固连在本实施例的支撑装置上，支撑装置通过连接头后端连接锥安装在风洞试验段纵向对称平面内。由于本发明左右完全对称，使得双机身飞行器模型关于风洞纵向对称平面完全对称，解决了现有尾支撑或单叶片腹部支撑会引起的模型安装左右不对称问题，飞行器纵向对称平面与风洞流场纵向对称平面完全重合，减小了风洞洞壁和流场畸变对试验数据的不对称影响，提高了试验结果的精准度。

其次，本发明的双天平双叶片支撑装置分别与双机身飞行器的左右机身连接，避免了现有尾支撑或单叶片腹部支撑必须与连接翼或单侧机身、发动机连接的情况，不存在大面积模型外形破坏，试验结果修正难度小。此外，双天平与双机身的连接形式使得连接部位结构强度相对连接翼而言明显增加，试验安全性得到提高。

最后，左支臂、右支臂、左叶片、右叶片均采用一体化整体加工，左叶片、右叶片分别由销钉固定在支臂连接槽内，支撑装置整体刚度好，试验过程中模型和支撑振动幅度小，满足双机身飞行器跨声速风洞试验需求。经验证，本发明的双天平双叶片支撑装置可以准确、安全的获取双机身飞行器跨声速风洞试验数据，具有良好的社会效益和经济效益。

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。

Claims (7)

1.一种用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其特征在于，包括连接头、连接头后端连接锥、支臂、叶片、天平，所述支臂、叶片、天平构成测量单元，所述测量单元为两个且测量单元中的支臂相对于连接头的轴向对称平面完全对称，所述连接头后端连接锥与连接头相连且连接头通过连接头后端连接锥能与风洞试验段弯刀机构相连；

所述连接头的两端分别设置有连接孔，所述支臂的后端为与连接孔相连的接头连接段，所述连接孔与接头连接段之间通过定位销与定位销钉孔相连并将支臂与连接头连接在一起，所述支臂的前端设置有用于与叶片相连的叶片连接槽，所述支臂沿其后端至前端的方向轴向尺寸逐渐减小；

所述叶片的下端为与叶片连接槽相连的叶片连接段，所述叶片连接段通过连接销孔、定位销钉的配合将叶片与支臂连接为一体且叶片能使双机身布局飞行器的模型与支臂保持一定距离；

所述叶片的上端设置有用于与天平相连的连接锥，所述叶片通过连接锥与天平相连。

2.根据权利要求1所述用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其特征在于，所述支臂的前端头部呈流线型曲面状。

3.根据权利要求1或2所述用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其特征在于，所述连接孔为等直圆柱配合面，所述接头连接段呈等直圆柱状。

4.根据权利要求1或2或3所述用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其特征在于，所述连接头的前端中段采用迎风面圆锥和尖角斜劈结构。

5.根据权利要求4所述用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其特征在于，所述连接头的前端中段包括迎风面圆锥、尖角斜劈结构，所述尖角斜劈结构为一组且尖角斜劈结构对称设置在迎风面圆锥两侧。

6.根据权利要求1所述用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其特征在于，所述支臂采用一体加工而成。

7.根据权利要求1~6任一项所述用于跨声速风洞双机身布局飞行器的双天平双叶片支撑装置，其特征在于，所述测量单元中两个天平的连接关系完全对称。