CN111175008A - 一种高超声速风洞隔热尾支杆 - Google Patents

一种高超声速风洞隔热尾支杆 Download PDF

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郭雷涛
谢飞
张恒铭
孙鹏
何超
向立光
邱怀
唐友霖
吴友生
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    • G—PHYSICS
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    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
    • G01M9/062—Wind tunnel balances; Holding devices combined with measuring arrangements

Abstract

本发明公开了一种高超声速风洞隔热尾支杆。该隔热尾支杆包括凹槽尾支杆、等直段隔热层和内锥隔热套；凹槽尾支杆的等直段上包覆有等直段隔热层；凹槽尾支杆的前端开有与隔热尾支杆同轴的限位锥孔，限位锥孔内安装有内锥隔热套。该隔热尾支杆为整体杆状结构，后端通过锥段配合，楔键拉紧的方式连接在模型机构上，前段与内锥隔热套通过过盈锥配合连接，内锥隔热套与风洞天平通过锥配合，楔键拉紧方式连接，内锥隔热套安装在凹槽尾支杆的限位锥孔内。本发明的高超声速风洞隔热尾支杆通过阻隔尾支杆向天平元件导热，减小了风洞流场与天平之间热传导，降低了天平本体温度爬升，拟制了天平温度效应，提高了风洞数据质量。

Description

一种高超声速风洞隔热尾支杆
技术领域
本发明属于高超声风洞试验设备领域，具体涉及一种高超声速风洞隔热尾支杆。
背景技术
在高超声速风洞中试验时，为了防止气体发生冷凝，要对气流进行加热，当马赫数大于等于8时，气流驻点温度能够达到500℃以上。此时，天平的环境温度可达到100℃～200℃以上，会引起较为严重的天平温度效应，即：天平测量电路阻值变化，产生零点漂移；天平测量电桥灵敏度系数变化，改变天平灵敏度。
因此，需要采取相应措施减小天平温度效应，一般有两种方法：一是对天平进行温度补偿；二是对天平采取防隔热措施，保证天平测量的精准度与静态校准时一致。
温度补偿通常在天平贴片设计时予以考虑并实施。防隔热措施通常在高超声速风洞试验装置设计时予以考虑并实施。常见的天平采取防隔热措施通常有三种：
一是采用水冷天平+常规支杆；
二是采用中温天平+水冷支杆；
三是采用中温天平+隔热套(天平与模型之间)。
上述方式一和二都存在水冷装置结构复杂、尺寸偏大，加工难度大问题；方式三仅仅在模型和天平之间采取了隔热措施，没有解决尾支杆向天平元件导热问题，天平温度效应依然较大。
当前，有必要针对方式三发展一种专用的高超声速风洞隔热尾支杆。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高超声速风洞隔热尾支杆。
本发明的高超声速风洞隔热尾支杆，其特点是：所述的隔热尾支杆包括凹槽尾支杆、等直段隔热层和内锥隔热套；所述的凹槽尾支杆的等直段上包覆有等直段隔热层，等直段隔热层的外径为D1，凹槽尾支杆的支杆直径为D，D≤D1；凹槽尾支杆的前端开有与隔热尾支杆同轴的限位锥孔，限位锥孔内安装有内锥隔热套。
所述的凹槽尾支杆的限位锥孔段的长度为L，L≤2.5D。
所述的限位锥孔与内锥隔热套的锥度相同，二者过盈配合。
所述的等直段隔热层和内锥隔热套的材质为玻璃纤维增强塑料。
所述的等直段隔热层的厚度为d1，d1≥0.1D。
所述的内锥隔热套的厚度为d2，d2≥0.1D。
本发明的高超声速风洞隔热尾支杆中的内锥隔热套和等直段隔热层的作用是阻碍天平本体温度爬升，减小天平温度效应。内锥隔热套和等直段隔热层均采用低导热率的玻璃纤维增强塑料加工。在满足风洞试验要求刚度、强度前提下，内锥隔热套和等直段隔热层的厚度越大隔热效果越好。
本发明的高超声速风洞隔热尾支杆中的内锥隔热套作为天平和支杆之间的转接件，采用低导热率的玻璃纤维增强塑料加工，相比天平和支杆的金属材料材质偏软，有利于三者之间锥面配合贴合度，减小配合间隙，保证天平与支杆装配的同轴度。
本发明的高超声速风洞隔热尾支杆具有以下优点：
1.结构简单，拆卸方便；
2.内锥隔热套和等直段隔热层，采用低导热率的玻璃纤维增强塑料加工，能够有效阻碍流场环境温度向天平本体热传导，降低天平本体温度爬升，减小天平温度效应。
3.内锥隔热套为非金属材料，相比天平和支杆材料材质偏软，有利于减小锥面配合间隙，保证天平与支杆装配的同轴度。
本发明的高超声速风洞隔热尾支杆能够用于高超声速风洞试验，连接风洞模型与天平，解决了试验环境下尾支杆向天平元件导热问题，降低了试验时天平本体温度爬升，减小了天平温度效应对试验数据的影响，提高风洞数据质量。
附图说明
图1为本发明的高超声速风洞隔热尾支杆的结构示意图；
图2为本发明的高超声速风洞隔热尾支杆中的凹槽尾支杆的立体结构示意图；
图3为本发明的高超声速风洞隔热尾支杆中的等直段隔热层立体结构示意图；
图4为本发明的高超声速风洞隔热尾支杆中的内锥隔热套立体结构示意图。
图中，1.凹槽尾支杆 2.等直段隔热层 3.内锥隔热套。
具体实施方案
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1、2所示，本发明的高超声速风洞隔热尾支杆包括凹槽尾支杆1、等直段隔热层2和内锥隔热套3；如图3所示，所述的凹槽尾支杆1的等直段上包覆有等直段隔热层2，等直段隔热层2的外径为D1，凹槽尾支杆1的支杆直径为D，D≤D1；如图4所示，凹槽尾支杆1的前端开有与隔热尾支杆同轴的限位锥孔，限位锥孔内安装有内锥隔热套3。
所述的凹槽尾支杆1的限位锥孔段的长度为L，L≤2.5D。
所述的限位锥孔与内锥隔热套3的锥度相同，二者过盈配合。
所述的等直段隔热层2和内锥隔热套3的材质为玻璃纤维增强塑料。
所述的等直段隔热层2的厚度为d1，d1≥0.1D。
所述的内锥隔热套3的厚度为d2，d2≥0.1D。
实施例1
本实施例的凹槽尾支杆1后端通过锥段配合，楔键拉紧的方式连接在模型机构上，前段与内锥隔热套3通过过盈锥配合连接，凹槽尾支杆1在设计时需要满足风洞试验尾支杆刚度、强度要求，材质选用30CrMnSiA。
内锥隔热套3与风洞天平通过锥配合，楔键拉紧方式连接。等直段隔热层2安装在凹槽尾支杆1的凹槽处。内锥隔热套3和等直段隔热2层均采用玻璃纤维增强塑料加工，二者厚度大于等于4mm。

Claims (6)

1.一种高超声速风洞隔热尾支杆，其特征在于：所述的隔热尾支杆包括凹槽尾支杆(1)、等直段隔热层(2)和内锥隔热套(3)；所述的凹槽尾支杆(1)的等直段上包覆有等直段隔热层(2)，等直段隔热层(2)的外径为D1，凹槽尾支杆(1)的支杆直径为D，D≤D1；凹槽尾支杆(1)的前端开有与隔热尾支杆同轴的限位锥孔，限位锥孔内安装有内锥隔热套(3)。
2.根据权利要求1所述的高超声速风洞隔热尾支杆，其特征在于：所述的凹槽尾支杆(1)的限位锥孔段的长度为L，L≤2.5D。
3.根据权利要求1所述的高超声速风洞隔热尾支杆，其特征在于：所述的限位锥孔与内锥隔热套(3)的锥度相同，二者过盈配合。
4.根据权利要求1所述的高超声速风洞隔热尾支杆，其特征在于：所述的等直段隔热层(2)和内锥隔热套(3)的材质为玻璃纤维增强塑料。
5.根据权利要求1所述的高超声速风洞隔热尾支杆，其特征在于：所述的等直段隔热层(2)的厚度为d1，d1≥0.1D。
6.根据权利要求1所述的高超声速风洞隔热尾支杆，其特征在于：所述的内锥隔热套(3)的厚度为d2，d2≥0.1D。
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