CN110553814B - 一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，包括大底法兰、支撑臂、连接法兰和冷却水管。大底法兰用于连接试验用风洞洞体或其它设备；三根支撑臂从大底法兰上向试验流场下游方向伸展一定距离后向中心靠拢，形成三臂支撑结构，支撑臂内通过打孔方式形成冷却水通道；连接法兰位于三臂支撑结构靠拢的中心，用于连接试验模型或支撑杆等试验设备；冷却水管紧密包覆在支撑臂外围。大底法兰、支撑臂和连接法兰采用整体加工方式制造，支撑臂内冷却水通道的入口、出口和加工中形成的焊接工艺孔等易损伤部位背离试验流场。本发明可以应用于航空航天气动热防护地面模拟试验中的模型支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种模型支撑装置，属于航空航天飞行器气动热地面模拟试验装置领域。
背景技术
在气动热防护地面模拟试验中，试验模型需要使用支撑装置固定于试验流场中。试验时，支撑装置的一部分处于高温试验流场内，因此支撑装置需要在高温气流的冲刷下确保自身不能被烧毁，且具有足够的强度以支撑试验模型。
随着飞行器研制对气动热地面模拟试验要求的提高，试验模型的尺寸和质量、试验流场的气流温度和压力等条件也在不断提高。因此需要围绕高温流场条件下大质量模型试验的特殊需求，对试验使用的模型支撑装置进行全新设计，确保装置不会在高温流场环境中烧毁或失去结构强度，从而导致试验失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：本发明提供了一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，在高温流场条件下支撑大质量的试验模型，并且能够保证试验过程中装置具有足够的强度和可靠性，确保试验顺利进行。
本发明所采用的技术方案是：一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，包括大底法兰、支撑臂、连接法兰和冷却水管；大底法兰为环形；支撑臂为L形弯臂，三根支撑臂的一端分别沿大底法兰周向均匀分布，另一端向中心靠拢连接中心支撑件，形成三臂支撑结构；支撑臂内通过打孔方式形成冷却水通道；连接法兰位于中心支撑件一端且位于三根支撑臂内侧；冷却水管分别包覆在各支撑臂的外围。
支撑臂中的冷却水通道的入口位于支撑臂沿轴线的一条边的外侧壁上，冷却水通道的出口位于支撑臂另一条边的外侧壁上，冷却水从三根支撑臂的外侧进入冷却水通道，从支撑臂后端流出。
大底法兰、支撑臂和连接法兰使用整体加工方式制造。
大底法兰的材料为不锈钢。
支撑臂的材料为不锈钢。
连接法兰的材料为不锈钢。
冷却水管的材料为紫铜。
冷却水管的数量至少为3，使用数根冷却水管缠绕各支撑臂。
每根冷却水管的长度不超过4米。
所述的三臂式模型支撑装置的使用方法，包括步骤如下：
将试验模型支撑杆安装在连接法兰上；将大底法兰与试验用风洞洞体或其它设备连接，使得支撑臂的径向部分位于试验流场内；将冷却水从三根支撑臂的外侧通入冷却水通道和各冷却水管中。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明的装置中的主体结构使用整体加工方式制造，具有足够的结构强度。
(2)本发明的装置中处于试验流场内的部分位于热流密度较低的下游处，且冷却水通道的入口、出口和加工中形成的焊接工艺孔等易损伤部位背离试验流场；另外，装置中处于试验流场内的部分有大量冷却水管包围，能够确保装置在高温流场环境中具有足够的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的使用示意图。
具体实施方式
结合附图和具体实施对本发明做进一步详细的说明。
本发明提供一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，如图1所示，包括大底法兰1、支撑臂2、连接法兰3和冷却水管4，其中：
大底法兰1为环形，用于连接试验用风洞洞体或其它设备，支撑臂2为L形弯臂，三根支撑臂2的一端沿大底法兰1周向均匀分布，上向试验流场下游方向伸展一定距离后向中心靠拢连接中心支撑件，形成三臂支撑结构，支撑臂2内通过打孔方式形成冷却水通道。连接法兰3位于中心支撑件一端且位于三臂支撑结构靠拢的中心，用于连接试验模型支杆等试验设备。冷却水管4分别紧密包覆在支撑臂3外围。
具体地，如图2所示，三臂式模型支撑装置的使用方法，包括步骤如下：将试验模型支杆安装于连接法兰3中。将大底法兰1与试验用风洞洞体或其它设备连接。试验时，仅装置中支撑臂2的径向部分位于试验流场内，高温气流在流过试验模型表面后，绕过支撑臂2的径向部分流向下游。冷却水从三根支撑臂2的外侧进入冷却水通道，从支撑臂2后端流出。冷却水道上的焊接工艺孔均处于支撑臂2的外侧。
装置中的大底法兰1、支撑臂2和连接法兰3使用整体加工方式制造，以保证具有足够的结构强度。装置中处于试验流场内的部分位于热流密度较低的下游处，且冷却水通道的入口、出口和加工中形成的焊接工艺孔等易损伤部位背离试验流场，能够确保装置在高温流场中具有足够的可靠性。
优选地，装置中大底法兰1、支撑臂2和连接法兰3可使用优质不锈钢制造，可确保装置使用后不产生锈蚀，提高装置使用寿命。
优选地，装置中冷却水管4可使用紫铜材料，为保证冷却水管4能够紧密包覆支撑臂2并使内部冷却水具有足够的流动性，可使用数根水管缠绕。其中，每根冷却水管4的长度不超过4米。
本发明的具体结构说明和试验验证都证明了本发明具有的特点，在高温试验流场条件下能够支撑大质量的试验模型，并且能够保证试验过程中装置具有足够的强度和可靠性，确保装置不会在高温流场环境中烧毁或失去结构强度而导致试验失败。
本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。
Claims (8)
1.一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，其特征在于：包括大底法兰(1)、支撑臂(2)、连接法兰(3)和冷却水管(4)；大底法兰(1)为环形；支撑臂(2)为L形弯臂，三根支撑臂(2)的一端分别沿大底法兰(1)周向均匀分布，另一端向中心靠拢连接中心支撑件，形成三臂支撑结构；支撑臂(2)内通过打孔方式形成冷却水通道；连接法兰(3)位于中心支撑件一端且位于三根支撑臂(2)内侧；冷却水管(4)分别包覆在各支撑臂(2)的外围；
支撑臂(2)中的冷却水通道的入口位于支撑臂(2)沿轴线的一条边的外侧壁上，冷却水通道的出口位于支撑臂(2)另一条边的外侧壁上，冷却水从三根支撑臂(2)的外侧进入冷却水通道，从支撑臂(2)后端流出；大底法兰(1)、支撑臂(2)和连接法兰(3)使用整体加工方式制造。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，其特征在于：大底法兰(1)的材料为不锈钢。
3.根据权利要求2所述的一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，其特征在于：支撑臂(2)的材料为不锈钢。
4.根据权利要求3所述的一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，其特征在于：连接法兰(3)的材料为不锈钢。
5.根据权利要求4所述的一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，其特征在于：冷却水管(4)的材料为紫铜。
6.根据权利要求5所述的一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，其特征在于：冷却水管(4)的数量至少为3，使用数根冷却水管(4)缠绕各支撑臂(2)。
7.根据权利要求6所述的一种用于高温流场的三臂式模型支撑装置，其特征在于：每根冷却水管(4)的长度不超过4米。
8.根据权利要求1～7任一项所述的三臂式模型支撑装置的使用方法，其特征在于，包括步骤如下：
将试验模型支撑杆安装在连接法兰(3)上；将大底法兰(1)与试验用风洞洞体或其它设备连接，使得支撑臂(2)的径向部分位于试验流场内；将冷却水从三根支撑臂(2)的外侧通入冷却水通道和各冷却水管(4)中。
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