CN109632243A - 一种改变风洞内襟翼参数状态的装置及方法 - Google Patents

一种改变风洞内襟翼参数状态的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改变风洞内襟翼参数状态的装置和方法，其中襟翼参数状态包括襟翼偏度、缝道缝宽，缝道搭接量，改变襟翼参数状态即改变襟翼和主翼的相对位置。该装置包括：与主翼连接的圆形转盘和与襟翼连接的方形块。因为圆形转盘和方形块分别连接着主翼和襟翼，所以改变圆形转盘和方形块的相对位置就是改变主翼与襟翼的相对位置从而达到改变襟翼参数状态的目的。通过这种装置去改变带舵结构翼型参数状态不仅快捷方便，还能有效的保证实验的精确性。

Description

一种改变风洞内襟翼参数状态的装置及方法
技术领域
本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种改变襟翼参数状态的装置以及方法。
背景技术
风洞试验中，对于类似襟翼状态量的改变方式以及连接固定，通常的解决方式是利用不同状态量的角块将主翼和襟翼的相对位置固定起来，从而达到改变襟翼状态参数的目的。或是通过连杆机构去改变襟翼位置，从而改变襟翼状态参数。虽然通过不同参数状态的角块可以起到改变襟翼参数的目的，但是每个车次的试验后必须将角块拆除后换上不同的参数状态的角块，这样试验的效率就很低，大部分的时间被浪费在角块的更换上。而对于连杆机构改变襟翼状态的方法，虽然方便，但是在较小的翼型模型为试验条件下，传统的连杆机构存在高风速下强度不够等问题。因此设计一种适用于较小翼型条件下的改变襟翼参数状态的方法以及装置，使其能确保试验结果的准确性，又能提高试验效率的方法，是本领域技术人员迫待解决的技术问题。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种改变襟翼参数状态的方法以及装置，该方法不仅能使改变襟翼参数状态方便快捷，且测量得到的结果可靠性有保证。
为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：一种改变风洞内襟翼参数状态的装置，包括用于固定连接主翼(1)的圆形转盘(4)和用于连接襟翼(2)的方形块(3)。
更进一步地，所述的方形块(3)其表面有大滑槽(8)、小滑槽(9)，这两个滑槽是与襟翼(2)端面的螺纹孔相对应的，螺栓通过大滑槽(8)、小滑槽(9)将襟翼(2)端面上的螺纹孔连接起来。
更进一步地，其中连接襟翼端面两个螺纹孔的螺栓可分别沿大滑槽(8)、小滑槽(9) 的轨迹滑动，滑动的角度即表示襟翼偏度改变的角度。
更进一步地，所述的圆形转盘(4)表面中间部分有两个螺纹孔，这两个螺纹孔和主翼 (1)端面的两个螺纹孔是相对应的，通过螺栓可以将圆形转盘(4)和主翼(1)连接起来，圆形转盘(4)正面有一个方形凹槽(5)，所述的方形块(3)能够在这个方形槽(5)内移动，在襟翼初始状态时，方形块的位置也为初始状态，此时正好位于方形凹槽(5)内的正中间。当要改变襟翼缝道搭接量时，只要将方形凹槽(5)内的方形块(3)沿水平X方向移动相应的距离，且保证竖直Y方向不发生移动，同样，改变襟翼缝宽的参数只需要保持方形块(3)水平X方向上不发生移动，仅改变竖直Y方向的位移即可。
一种基于改变风洞内襟翼参数状态装置的改变风洞内襟翼参数状态的方法，包括如下步骤：
第一步：设计改变风洞内襟翼参数状态的装置：
设计了与主翼(1)相连的圆形转盘(4)和与襟翼(2)相连的方形块(3)，通过改变方形块(3)和圆形转盘(4)的相对位置来达到改变主翼(1)和襟翼(2)的相对位置目的，进而能改变襟翼的参数状态，对于襟翼偏度的改变，是通过方形块(3)表面的大滑槽(8)、小滑槽(9)来实现的，所述的大滑槽(8)和小滑槽(9)根据襟翼表面按襟翼(2)端面的螺纹孔绕襟翼旋转中心旋转的截面轨迹设计而成，襟翼偏角每次变化一定的角度，襟翼端面的两个螺纹孔变化所对应的位置都能在滑槽上找到，滑动的角度即为襟翼偏度的改变量，为了方便确定螺栓滑动的角度值，在滑槽边缘都刻有每个位置相对应的角度值；
对于襟翼缝道搭接量和缝宽的改变，是通过方形块(3)在方形槽(5)沿水平X方向和竖直Y方向上的位移来实现的，所述的方形凹槽(5)其厚度与方形块(3)厚度一致，这样可以保证方形块(3)平放在方形凹槽(5)内后其上表面和圆形转盘(4)在同一面上，方形槽(3)尺寸比方形块(3)的尺寸大，保证方形块(3)能在方形凹槽(5)内移动，由于方形凹槽(5)和方形块(3)之间存在空隙，所以需要不同数量及规格的薄片(7)来进行填充，每次方形块(3)在方形凹槽(5)内进行移动变换时，都需要根据每条边不同空隙尺寸填充不同规格数量的薄片(7)；
第二步：模型与装置的组装：
该装置包括方形块(3)和圆形转盘(4)，所述的圆形转盘(4)表面中间部分有两个螺纹孔，这两个螺纹孔和主翼(1)端面的两个螺纹孔是相对应的，通过螺栓将圆形转盘(4)和主翼(1)连接起来，这样就可以先固定主翼(1)的位置；
对于襟翼(2)与方形块(3)的连接，通过螺栓将方形块上的滑槽和襟翼端面的螺纹孔连接在一起，初始实验状态时，将襟翼偏度调为零，只需要将两个螺栓位于各自滑槽的上顶端，并将螺栓拧紧，保证方形块和襟翼连接固定不会产生相对移动。
在主翼(1)和襟翼(2)分别和方形块(3)和圆形转盘(4)连接后，需要确定主翼(1)和襟翼(2)的相对位置，即确定方形块(3)和圆形转盘(4)的位置，在安装初始状态时，将方形块(3)平放在方形槽(5)的正中间，方形块(3)上的四个螺纹孔和方形槽(5)内的柱形沉头孔(6)正对，并通过螺栓将方形块(3)连接在方形凹槽(5)内，为了能让方形块(3)在方形槽内移动的最大距离后，其表面上的螺纹孔还能与柱形沉头孔对应上，在设计时柱形沉头孔(6)口径实际是要比方形块(3)上的螺纹孔口径大，安装初始状态时要保证每个柱形沉头孔(6)都与对应的螺纹孔正对，为了保证方形块(3)在方形凹槽(5) 位置的准确，在安装初始状态时，方形块(3)和方形凹槽(5)之间的空隙，通过相同规格和数量的薄片(7)进行填充，这样即能确保方形块(3)的位置，又能保证方形块(3)和方形凹槽(5)不会相对发生移动；
第三步：模型在风洞中的安装
上述模型与装置进行连接安装后，模型与装置成为了一个整体，将模型处于竖直状态，并将模型下端的圆形转盘(4)与位于风洞实验段中央的攻角机构转盘(14)相对接，其中圆形转盘上的6个螺纹孔正好可以与攻角机构转盘(14)上的螺纹孔相对应，可以通过螺栓它们连接起来，使圆形转盘(4)和攻角机构转盘(14)固定连接，这时，在攻角机构角度为零，所对应的模型是垂直于风洞实验段的，并且整个模型是正对来流的，若试验需要改变模型的攻角，那么只需要调整攻角机构角度即可，风洞试验过程中，操作改变襟翼缝道搭接量和缝宽，只需先将薄片取出后，再根据所对应水平X方向位移量和对应竖直Y方向位移量去移动方向块(3)，最后将根据不同的缝隙大小填充不同规格数目的薄片(7)即可，若需改变襟翼偏度，只需要先将连接方形块(3)和襟翼(2)的螺栓先松开后再使螺栓顺着滑槽滑动相应的角度，待螺栓滑到至设定的的刻度线位置时，将螺栓锁紧，保证襟翼与滑槽不会产生相对移动。
本发明的主要优点在于：
1)、本发明将方形块“镶嵌”在圆形转盘内，实际上是将襟翼和主翼连接在一起，通过改变方向块与圆形转盘的相对位置来改变襟翼的参数状态。这种方法能将复杂的参数改变量转化为简单的二维坐标位置变换，能大大提高试验的效率。
2)、本装置将主翼和襟翼分别与圆形转盘和方形块连接，改变襟翼的参数状态量即为改变方形块与圆形转盘的相对位置，因为襟翼参数的改变量远小于圆形转盘的尺寸，所以将方形块“镶嵌”在圆形转盘的凹槽内，使方形块在圆形转盘内的方形的凹槽内运动，这就能保证襟翼参数的准确性。
3)、对于类似改变不同襟翼状态量的方法，利用“镶嵌”在圆形转盘内的方形块的移动量来代替襟翼参数改变量的方法不但节省了试验中替换不同参数角块的时间，同时利用这种设计的装置还能起到固定连接翼型模型的作用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的实物图
图3是圆形转盘结构图
图4是方形块结构图
图5襟翼参数状态示意图
图6模型安装图
附图中
1、主翼 2、襟翼 3、方形块
4、圆形转盘 5、方形凹槽 6、柱形沉头孔
7、薄片 8、大滑槽 9、小滑槽
10、襟翼偏度 11、襟翼缝道搭接量 12、襟翼缝道缝宽
13、风洞试验段 14、攻角机构转盘
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
多段翼型指的是机翼为增升效果而添加副翼、襟翼和缝翼等翼面而组成的多段机翼，因为每段翼面是相互独立的，因此每段之间都会产生缝隙。对于缝隙的构成可以分为缝道搭接量、缝道缝宽、以及偏度角度。
由上述改变襟翼参数的方法，设计出一套适用于类似襟翼参数状态变化的装置，其具体结构如下：
一种改变襟翼参数状态装置，实物图如图2所示，所述的方形块3如图4所示，其表面有大滑槽8、小滑槽9，这两个滑槽是与襟翼2端面的螺纹孔相对应的，螺栓可以通过大滑槽8、小滑槽9将襟翼2端面上的螺纹孔连接起来。其中连接襟翼端面两个螺纹孔的螺栓可分别沿大滑槽8、小滑槽9的轨迹滑动，滑动的角度即表示襟翼偏度改变的角度。
所述的圆形转盘4结构如图3所示，表面中间部分有两个螺纹孔，这两个螺纹孔和主翼 1端面的两个螺纹孔是相对应的，通过螺栓可以将圆形转盘4和主翼1连接起来。此外圆形转盘4正面有一个方形凹槽5，所述的方形块3可以在这个方形槽5内移动。在襟翼初始状态时，方形块的位置也为初始状态，此时正好位于方形凹槽5内的正中间。当要改变襟翼缝道搭接量时，只要将方形凹槽5内的方形块3沿水平X方向移动相应的距离，且保证竖直Y方向不发生移动，同理，改变襟翼缝宽的参数只需要保持方形块3水平X方向上不发生移动，仅改变竖直Y方向的位移即可。
本发明就是采用一种基于改变襟翼参数装置的方法，来解决风洞试验中改变襟翼参数状态困难的问题，具体如下：
第一步：装置的设计：
根据上述提到的一种改变襟翼参数状态的方法作为思路，设计了与主翼1相连的圆形转盘4和与襟翼2相连的方形块3。通过改变方形块3和圆形转盘4的相对位置来达到改变主翼1和襟翼2的相对位置目的，进而能改变襟翼的参数状态。对于襟翼偏度的改变，是通过方形块3表面的大滑槽8、小滑槽9来实现的。所述的大滑槽8和小滑槽9根据襟翼表面按襟翼2端面的螺纹孔绕襟翼旋转中心旋转的截面轨迹设计而成。这意味着襟翼偏角每次变化一定的角度，襟翼端面的两个螺纹孔变化所对应的位置都能在滑槽上找到，所滑动的角度即为襟翼偏度的改变量。为了方便确定螺栓滑动的角度值，在滑槽边缘都刻有每个位置相对应的角度值。
对于襟翼缝道搭接量和缝宽的改变，是通过方形块3在方形槽5沿水平X方向和竖直Y 方向上的位移来实现的。所述的方形凹槽5其厚度与方形块3厚度一致，这样可以保证方形块3平放在方形凹槽5内后，其表面和圆形转盘(4)在同一面上。所设计的方形槽3尺寸为49mm×49mm，这比方形块3的尺寸大的多，因此可以保证方形块3能在方形凹槽5内移动。由于方形凹槽5和方形块3之间存在空隙，所以需要不同数量及规格的薄片7来进行填充。每次方形块3在方形凹槽5内进行移动变换时，都需要根据每条边不同空隙尺寸填充不同规格数量的薄片7。
更进一步以上设计的方形块3、圆形转盘4以及薄片7采用的都是铝合金材料，这样既能减少模型总重量，又能抵抗不同程度的载荷冲击。实际选用时亦可采用其他类似特性材料，以满足风洞试验条件为主。
第二步：模型与装置的组装：
一种改变襟翼参数状态的装置，包括方形块3和圆形转盘4，模型与装置连接的结构示意图如图1所示。所述的圆形转盘4表面中间部分有两个螺纹孔，这两个螺纹孔和主翼1端面的两个螺纹孔是相对应的，通过螺栓将圆形转盘4和主翼1连接起来，这样就可以先固定主翼1的位置。
对于襟翼2与方形块3的连接，通过螺栓将方形块上的滑槽和襟翼端面的螺纹孔连接在一起。初始实验状态时，将襟翼偏度调为零，只需要将两个螺栓位于各自滑槽的上顶端，并将螺栓拧紧，保证方形块和襟翼连接固定不会产生相对移动。
在主翼1和襟翼2分别和方形块3和圆形转盘4连接后，需要确定主翼1和襟翼2的相对位置，即确定方形块3和圆形转盘4的位置。在安装初始状态时，将方形块3平放在方形槽5的正中间，方形块3上的四个螺纹孔和方形槽5内的柱形沉头孔6正对，并通过螺栓将方形块3连接在方形凹槽5内。此外，为了能让方形块3在方形槽内移动的最大距离后，其表面上的螺纹孔还能与柱形沉头孔对应上，在设计时柱形沉头孔6口径实际是要比方形块3 上的螺纹孔口径大，安装初始状态时要保证每个柱形沉头孔6都与对应的螺纹孔正对。为了保证方形块3在方形凹槽5位置的准确，在安装初始状态时，方形块3和方形凹槽5之间的空隙，通过相同规格和数量的薄片7进行填充，这样即能确保方形块3的位置，又能保证方形块3和方形凹槽5不会相对发生移动。
第三步：模型在风洞中的安装
上述模型与装置进行连接安装后，模型与装置成为了一个整体。按结构如图6所示进行安装。将模型处于竖直状态，并将模型下端的圆形转盘4与位于风洞实验段中央的攻角机构转盘14相对接，其中圆形转盘上的6个螺纹孔正好可以与攻角机构转盘14上的螺纹孔相对应，可以通过螺栓它们连接起来，使圆形转盘4和攻角机构转盘14固定连接，这时，在攻角机构角度为零，所对应的模型是垂直于风洞实验段的，并且整个模型是正对来流的，若试验需要改变模型的攻角，那么只需要调整攻角机构角度即可。
风洞试验过程中，操作改变襟翼缝道搭接量和缝宽，只需先将薄片取出后，再根据所对应水平X方向位移量和对应竖直Y方向位移量去移动方向块3，最后将根据不同的缝隙大小填充不同规格数目的薄片7即可。若需改变襟翼偏度，只需要先将连接方形块3和襟翼2的螺栓先松开后再使螺栓顺着滑槽滑动相应的角度，待螺栓滑到至设定的的刻度线位置时，将螺栓锁紧，保证襟翼与滑槽不会产生相对移动。
如图5所示，襟翼缝道搭接量11指的就是襟翼前缘与主翼后缘的距离与机翼弦长的比值。搭接量一般情况是沿着平行于与机翼弦长方向测量的结果；襟翼缝道缝宽12表示的是后缘襟翼上表面距离主翼后缘最短距离与机翼弦长之比；襟翼偏度10表示襟翼弦线与主翼之间的夹角。在对这些襟翼参数进行耦合试验研究中，需要改变不同的襟翼参数来进行研究，本发明就是针对不同襟翼参数变化而设计的一种新的改变襟翼参数状态的方法以及装置，具体如下：
一种改变襟翼参数状态的方法，即改变襟翼和主翼的相对位置，先固定主翼位置，再改变襟翼的相对位置，将复杂的襟翼状态改变量转化为简单的二维坐标位置变换，对于襟翼缝道搭接量11的变化对应的是进行水平X方向的位置变换；襟翼缝道缝宽12的改变则是对应进行竖直Y方向上的位置变换。至于襟翼偏度10的变化则是围绕襟翼旋转中心进行XY 面上的旋转。通过上述的变换方法。可以将复杂的物理问题转化为简单的数学问题，让襟翼参数变化变得简单，同时又能保证试验结果的准确性。
通过上述改变襟翼参数状态的方法。可以的将复杂的物理问题转化为简单的数学问题，让襟翼参数变化变得简单，同时又能保证试验结果的准确性。对于上述的方法，不但节省了试验前设计制作不同参数的角块的时间，试验过程中更换角块的时间，而且通过这种方法调节襟翼参数量准确性能得到有效保证。对于参考上述方法设计而来的改变襟翼参数状态的装置，其结构简单实用，操作简便，尤其在对于襟翼参数状态方面十分精确。
作为本发明的进一步优选方案：所述的所有相互连接的构件需要两两保持正交，这样才能保证翼型能垂直竖立在风洞测试段，保证整个翼型模型能与来流方向正对。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便本技术领域的技术人员能后理解发明，但本发明不仅限于具体的实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种改变风洞内襟翼参数状态的装置，包括用于固定连接主翼(1)的圆形转盘(4)和用于连接襟翼(2)的方形块(3)。
2.如权利要求1所述的一种改变风洞内襟翼参数状态的装置，其特征在于，所述的方形块(3)其表面有大滑槽(8)、小滑槽(9)，这两个滑槽是与襟翼(2)端面的螺纹孔相对应的，螺栓通过大滑槽(8)、小滑槽(9)将襟翼(2)端面上的螺纹孔连接起来。
3.如权利要求2所述的一种改变风洞内襟翼参数状态的装置，其特征在于，其中连接襟翼端面两个螺纹孔的螺栓可分别沿大滑槽(8)、小滑槽(9)的轨迹滑动，滑动的角度即表示襟翼偏度改变的角度。
4.如权利要求3所述的一种改变风洞内襟翼参数状态的装置，其特征在于，所述的圆形转盘(4)表面中间部分有两个螺纹孔，这两个螺纹孔和主翼(1)端面的两个螺纹孔是相对应的，通过螺栓可以将圆形转盘(4)和主翼(1)连接起来，圆形转盘(4)正面有一个方形凹槽(5)，所述的方形块(3)能够在这个方形槽(5)内移动，在襟翼初始状态时，方形块的位置也为初始状态，此时正好位于方形凹槽(5)内的正中间，当要改变襟翼缝道搭接量时，只要将方形凹槽(5)内的方形块(3)沿水平X方向移动相应的距离，且保证竖直Y方向不发生移动，同样，改变襟翼缝宽的参数只需要保持方形块(3)水平X方向上不发生移动，仅改变竖直Y方向的位移即可。
5.一种基于权利要求4所述的改变风洞内襟翼参数状态装置的改变风洞内襟翼参数状态的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：设计改变风洞内襟翼参数状态的装置：
设计了与主翼(1)相连的圆形转盘(4)和与襟翼(2)相连的方形块(3)，通过改变方形块(3)和圆形转盘(4)的相对位置来达到改变主翼(1)和襟翼(2)的相对位置目的，进而能改变襟翼的参数状态，对于襟翼偏度的改变，是通过方形块(3)表面的大滑槽(8)、小滑槽(9)来实现的，所述的大滑槽(8)和小滑槽(9)根据襟翼表面按襟翼(2)端面的螺纹孔绕襟翼旋转中心旋转的截面轨迹设计而成，襟翼偏角每次变化一定的角度，襟翼端面的两个螺纹孔变化所对应的位置都能在滑槽上找到，滑动的角度即为襟翼偏度的改变量，为了方便确定螺栓滑动的角度值，在滑槽边缘都刻有每个位置相对应的角度值；
对于襟翼缝道搭接量和缝宽的改变，是通过方形块(3)在方形槽(5)沿水平X方向和竖直Y方向上的位移来实现的，所述的方形凹槽(5)其厚度与方形块(3)厚度一致，这样可以保证方形块(3)平放在方形凹槽(5)内后其上表面和圆形转盘(4)在同一面上，方形槽(3)尺寸比方形块(3)的尺寸大，保证方形块(3)能在方形凹槽(5)内移动，由于方形凹槽(5)和方形块(3)之间存在空隙，所以需要不同数量及规格的薄片(7)来进行填充，每次方形块(3)在方形凹槽(5)内进行移动变换时，都需要根据每条边不同空隙尺寸填充不同规格数量的薄片(7)；
第二步：模型与装置的组装：
该装置包括方形块(3)和圆形转盘(4)，所述的圆形转盘(4)表面中间部分有两个螺纹孔，这两个螺纹孔和主翼(1)端面的两个螺纹孔是相对应的，通过螺栓将圆形转盘(4)和主翼(1)连接起来，这样就可以先固定主翼(1)的位置；
对于襟翼(2)与方形块(3)的连接，通过螺栓将方形块上的滑槽和襟翼端面的螺纹孔连接在一起，初始实验状态时，将襟翼偏度调为零，只需要将两个螺栓位于各自滑槽的上顶端，并将螺栓拧紧，保证方形块和襟翼连接固定不会产生相对移动；
在主翼(1)和襟翼(2)分别和方形块(3)和圆形转盘(4)连接后，需要确定主翼(1)和襟翼(2)的相对位置，即确定方形块(3)和圆形转盘(4)的位置，在安装初始状态时，将方形块(3)平放在方形槽(5)的正中间，方形块(3)上的四个螺纹孔和方形槽(5)内的柱形沉头孔(6)正对，并通过螺栓将方形块(3)连接在方形凹槽(5)内，为了能让方形块(3)在方形槽内移动的最大距离后，其表面上的螺纹孔还能与柱形沉头孔对应上，在设计时柱形沉头孔(6)口径实际是要比方形块(3)上的螺纹孔口径大，安装初始状态时要保证每个柱形沉头孔(6)都与对应的螺纹孔正对，为了保证方形块(3)在方形凹槽(5)位置的准确，在安装初始状态时，方形块(3)和方形凹槽(5)之间的空隙，通过相同规格和数量的薄片(7)进行填充，这样即能确保方形块(3)的位置，又能保证方形块(3)和方形凹槽(5)不会相对发生移动；
第三步：模型在风洞中的安装
上述模型与装置进行连接安装后，模型与装置成为了一个整体，将模型处于竖直状态，并将模型下端的圆形转盘(4)与位于风洞实验段中央的攻角机构转盘(14)相对接，其中圆形转盘上的6个螺纹孔正好可以与攻角机构转盘(14)上的螺纹孔相对应，可以通过螺栓它们连接起来，使圆形转盘(4)和攻角机构转盘(14)固定连接，这时，在攻角机构角度为零，所对应的模型是垂直于风洞实验段的，并且整个模型是正对来流的，若试验需要改变模型的攻角，那么只需要调整攻角机构角度即可，风洞试验过程中，操作改变襟翼缝道搭接量和缝宽，只需先将薄片取出后，再根据所对应水平X方向位移量和对应竖直Y方向位移量去移动方向块(3)，最后将根据不同的缝隙大小填充不同规格数目的薄片(7)即可，若需改变襟翼偏度，只需要先将连接方形块(3)和襟翼(2)的螺栓先松开后再使螺栓顺着滑槽滑动相应的角度，待螺栓滑到至设定的的刻度线位置时，将螺栓锁紧，保证襟翼与滑槽不会产生相对移动。
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