CN109557335B - 一种临近空间风向仪 - Google Patents

一种临近空间风向仪 Download PDF

Info

Publication number
CN109557335B
CN109557335B CN201811340673.6A CN201811340673A CN109557335B CN 109557335 B CN109557335 B CN 109557335B CN 201811340673 A CN201811340673 A CN 201811340673A CN 109557335 B CN109557335 B CN 109557335B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rod
anemoscope
pointing
vertical
connecting rods
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811340673.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109557335A (zh
Inventor
岳良明
张石玉
苏诚
付增良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Original Assignee
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA filed Critical China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority to CN201811340673.6A priority Critical patent/CN109557335B/zh
Publication of CN109557335A publication Critical patent/CN109557335A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109557335B publication Critical patent/CN109557335B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

本发明提供了一种临近空间风向仪，其包括平衡锤、指向杆、尾翼、气动补偿片、连接杆和垂直杆，平衡锤为一纺锤形的金属实体，其同轴地固定在指向杆的前端，尾翼设置在指向杆尾部的上侧，在靠近平衡锤的指向杆的下侧，以与指向杆垂直的方式设置有垂直杆，在沿与指向杆和垂直杆均垂直的方向上，两个连接杆以悬臂的方式设置在垂直杆的两侧，在两个连接杆端部分别设置有气动补偿片，气动补偿片能够分别绕各自的连接杆转动，临近空间风向仪能够以垂直杆为旋转轴进行转动。本发明通过气动补偿片绕连接杆旋转不同角度来克服风向仪绕垂直杆旋转产生的轴承摩擦力，进而实现风向仪在临近空间低动压环境下的有效工作。

Description

一种临近空间风向仪
技术领域
本发明属于风速测量领域。更具体地说，本发明涉及一种临近空间低动压环境下的测风向装置。
背景技术
高空飞艇体积庞大，且巡航时速较低，风场对其动力学特性和飞行控制上都有很大影响。另外，为了实现长期驻空，这类飞行器经常需要实现悬停或迎风飞行，所以为高空飞艇提供准确、实时的相对风速/风向信息和环境风速/风向信息是实现长期驻空及提高飞行控制品质的重要条件。
当前的平流层飞艇，因为缺乏空速信息，不但影响到控制品质，也使得一些关键的设计性能参数，例如阻力系数、螺旋桨推进效率等，难以得到准确、可靠的检验。然而，平流层环境苛刻，20km高度大气压仅为标准大气压的1/14左右，温度为-60℃左右，加上临近空间飞艇为低动态飞行器，在高空稀薄的大气中飞行，其来流最大动压小于10Pa，采用常规手段测量空速十分困难。
传统的风杯风速计成本低廉、使用方便，转速与风速基本上为线性关系。但由于存在机械摩擦，风速计存在一个启动风速，低于启动风速将无法测量。气象用精密风杯风速计启动风速一般在0.3m/s左右。按照风动能相似原则推算，20km高度的启动风速是地面启动风速的3.7倍。加上低温下，润滑困难，转动摩擦会显著加大。导致传统风速计，很难用于临近空间低速飞行器，甚至可能无法正常启动。
因为环境温度很低，传统风向标轴承需要采用低温润滑脂，这会使得静摩擦力矩增大。一般认为，采用低温润滑脂后静摩擦力矩不低于1Nmm(相当于在1cm处施加10克的力)。风标太小的话，面临低风速下无法克服静摩擦力的风险。
发明内容
本发明的目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明主要是利用气动补偿片产生气动力矩来克服临近空间低温低动压条件下的轴承摩擦力，实现风向仪在低温低动压条件下的有效工作，进而实现临近空间低温低动压环境下的风向预测。
为了实现这些目的和优点，本发明提供了一种临近空间风向仪，其包括平衡锤、指向杆、尾翼、气动补偿片、连接杆和垂直杆，所述平衡锤为一纺锤形的金属实体，其同轴地固定在所述指向杆的前端，所述尾翼设置在所述指向杆尾部的上侧，在靠近所述平衡锤的所述指向杆的下侧，以与所述指向杆垂直的方式设置有所述垂直杆，在沿与所述指向杆和所述垂直杆均垂直的方向上，两个所述连接杆以悬臂的方式设置在所述垂直杆的两侧，在两个所述连接杆端部分别设置有所述气动补偿片，所述气动补偿片能够分别绕各自的连接杆转动，临近空间风向仪能够以所述垂直杆为旋转轴进行转动。
优选所述气动补偿片为方形或圆形薄片。
优选两片所述气动补偿片左右对称布置。
优选所述气动补偿片转动角度范围为可绕连接杆旋转0°～90°。
优选所述气动补偿片的大小根据轴承摩擦力矩和气动阻力产生力矩进行确定。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明装置成本低廉；
(2)本发明装置使用方便；
(3)本发明装置能有效克服临近空间低温低动压条件下风向仪启动困难，无法工作问题。
附图说明
图1为本发明临近空间风向仪外形图；
图2为本发明临近空间风向仪前视图；
图3为本发明临近空间风向仪后视图；
图4为本发明临近空间风向仪侧视图；
图5为本发明临近空间风向仪俯视图；
图6为本发明临近空间风向仪仰视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1～6所示，本发明提供了一种临近空间风向仪，其包括：
平衡锤1，其设置在风向仪前端，且所述平衡锤为一纺锤形的金属实体；
指向杆2，其与所述平衡锤同轴设置，且设置在平衡锤之后与平衡锤连接；
尾翼3，其设置在所述风向仪尾部；
气动补偿片4，其通过连接杆5与垂直杆6连接，且气动补偿片4可绕连接杆转动；
连接杆5，其与指向杆2和尾翼3成垂直设置，且位于指向杆2下侧；
垂直杆6，其位于指向杆2下侧，且与指向杆2连接。
所述气动补偿片4为方形或圆形薄片，片数为两片成左右对称布置，其转动角度可绕连接杆旋转0°～90°，其大小根据轴承摩擦力矩和气动阻力产生力矩来协调确定。
本发明的工作原理是：利用气动补偿片产生气动力矩来克服临近空间低温低动压条件下的轴承摩擦力，实现风向仪在低温低动压条件下的有效工作。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种临近空间风向仪，其特征在于：包括平衡锤、指向杆、尾翼、气动补偿片、连接杆和垂直杆，所述平衡锤为一纺锤形的金属实体，其同轴地固定在所述指向杆的前端，所述尾翼设置在所述指向杆尾部的上侧，在靠近所述平衡锤的所述指向杆的下侧，以与所述指向杆垂直的方式设置有所述垂直杆，在沿与所述指向杆和所述垂直杆均垂直的方向上，两个所述连接杆以悬臂的方式设置在所述垂直杆的两侧，在两个所述连接杆端部分别设置有所述气动补偿片，所述气动补偿片分别绕各自的连接杆转动，临近空间风向仪以所述垂直杆为旋转轴进行转动；两片所述气动补偿片左右对称布置。
2.如权利要求1所述的临近空间风向仪，其特征在于：所述气动补偿片为方形或圆形薄片。
3.如权利要求1所述的临近空间风向仪，其特征在于：所述气动补偿片转动角度范围为可绕连接杆旋转0°～90°。
4.如权利要求1所述的临近空间风向仪，其特征在于：所述气动补偿片的大小根据轴承摩擦力矩和气动阻力产生力矩进行确定。
CN201811340673.6A 2018-11-12 2018-11-12 一种临近空间风向仪 Active CN109557335B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811340673.6A CN109557335B (zh) 2018-11-12 2018-11-12 一种临近空间风向仪

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811340673.6A CN109557335B (zh) 2018-11-12 2018-11-12 一种临近空间风向仪

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109557335A CN109557335A (zh) 2019-04-02
CN109557335B true CN109557335B (zh) 2020-09-18

Family

ID=65866049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811340673.6A Active CN109557335B (zh) 2018-11-12 2018-11-12 一种临近空间风向仪

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109557335B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU960579A1 (ru) * 1980-12-12 1982-09-23 Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.Орджоникидзе Вискозиметр
US4488431A (en) * 1980-08-06 1984-12-18 Miga Frank W Wind speed and direction indicator and electric current generating means
CN2624181Y (zh) * 2003-06-13 2004-07-07 中国科学院海洋研究所 一种数字式方位监测仪
JP2004360669A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Tokiwa Kogyo Kk 水平軸風車の支承方法
CN1580593A (zh) * 2004-05-17 2005-02-16 武汉理工大学 自补偿润滑滑动轴承
CN101067711A (zh) * 2006-05-02 2007-11-07 三洋电机株式会社 液晶投影装置
CN101750514A (zh) * 2010-01-27 2010-06-23 中国科学院光电研究院 高空驻空飞行器风速风向实时测量方法与装置
CN103761899A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 中国人民解放军空军航空大学军事仿真技术研究所 飞行模拟器可逆式操纵负荷系统力感仿真方法
CN206223810U (zh) * 2016-11-28 2017-06-06 戴全章 便携式风向仪
CN107031830A (zh) * 2017-05-12 2017-08-11 西华酷农无人机产业园运营有限公司 一种可根据风向自调平衡的无人机
FR2991005B1 (fr) * 2012-05-22 2018-06-01 Centre National De La Recherche Scientifique Eolienne flottante a turbines a flux transverse a regulation aerodynamique

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4488431A (en) * 1980-08-06 1984-12-18 Miga Frank W Wind speed and direction indicator and electric current generating means
SU960579A1 (ru) * 1980-12-12 1982-09-23 Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.Орджоникидзе Вискозиметр
JP2004360669A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Tokiwa Kogyo Kk 水平軸風車の支承方法
CN2624181Y (zh) * 2003-06-13 2004-07-07 中国科学院海洋研究所 一种数字式方位监测仪
CN1580593A (zh) * 2004-05-17 2005-02-16 武汉理工大学 自补偿润滑滑动轴承
CN101067711A (zh) * 2006-05-02 2007-11-07 三洋电机株式会社 液晶投影装置
CN101750514A (zh) * 2010-01-27 2010-06-23 中国科学院光电研究院 高空驻空飞行器风速风向实时测量方法与装置
FR2991005B1 (fr) * 2012-05-22 2018-06-01 Centre National De La Recherche Scientifique Eolienne flottante a turbines a flux transverse a regulation aerodynamique
CN103761899A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 中国人民解放军空军航空大学军事仿真技术研究所 飞行模拟器可逆式操纵负荷系统力感仿真方法
CN206223810U (zh) * 2016-11-28 2017-06-06 戴全章 便携式风向仪
CN107031830A (zh) * 2017-05-12 2017-08-11 西华酷农无人机产业园运营有限公司 一种可根据风向自调平衡的无人机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高精度低功耗测风传感器的研制;王瑞光 等;《微计算机信息》;20091231;第25卷(第2-1期);第122-123，170页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109557335A (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sathyajith Wind energy: fundamentals, resource analysis and economics
Mathew Wind energy: fundamentals, resource analysis and economics
Lee et al. Mechanism of autorotation flight of maple samaras (Acer palmatum)
CN103645340A (zh) 一种风向风速测试装置
CN204142754U (zh) 一种风速仪
CN111396269A (zh) 一种多时间步非定常结冰计算方法、系统及存储介质
CN103693203B (zh) 小型自平衡式风标
CN112504610A (zh) 高空螺旋桨低密度风洞试验测试系统及方法
CN109557335B (zh) 一种临近空间风向仪
Mort Performance characteristics of a 4-foot-diameter ducted fan at zero angle of attack for several fan blade angles
CN107656091B (zh) 一种基于风机控制传感器的风速测量方法及其系统
CN205418070U (zh) 一种类三角布局高空螺旋桨
CN201687653U (zh) 带有扰流器的立轴式风动机风叶
CN215116338U (zh) 一种基于霍尔效应的手握式风向风力计
Suurnäkki et al. Applying an Icing Wind Tunnel for Drone Propeller Research, Validation of New Measurement Instrument
CN205418071U (zh) 一种外载式布局高空螺旋桨
Finch et al. Flight Determination of the Static Longitudinal Stability Boundaries of the Bell X-5 Research Airplane with 59 Deg Sweepback
Russell et al. Wind Tunnel Tests on a High Wing Monoplane with Running Propeller
Lassig et al. Wind turbines aerodynamics
Reisert et al. Gust-tunnel Investigation of the Effect of a Sharp-edge Gust on the Flapwise Blade Bending Moments of a Model Helicopter Rotor
Sanuki et al. Some Aerodynamic Aspects Deduced for the Start and Stop Experiment of Three-and Four-Cup Anemometer
Silverstein et al. Drag and Propulsive Characteristics of Air-Cooled Engine-Nacelle Installations for Large Airplanes, Special Report
Powell Jr Hovering Performance of a Helicopter Rotor Using NACA 8-H-12 Airfoil Sections
Ludi Flight investigation of effects of retreating-blade stall on bending and torsional moments encountered by a helicopter rotor blade
Kalikova et al. Feasibility Analysis Of Air Floating Design For Electricity Generation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant