CN111551340A - 一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，包括俯仰调节机构、偏转调节机构和微动测量机构，且模型至少部分与微动测量机构相连；俯仰调节机构用于带动模型的至少一端在竖直方向上移动；偏转调节机构用于带动模型在与水平面相平行的平面上移动；微动测量机构用于测量模型上所受的气动力、气动力矩以及推力。通过上述设计实现了根据实际需要模拟相应的受力方向等并通过采集的数据分析动力参数性能，并且，通过此种可调节的方式，实现在不影响试验前期风洞的启动的前提下对各种结构的模型的参数的测量。

Description

一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置

技术领域

本发明实施例涉及高超声速自由射流试验风洞的测量技术领域，具体涉及一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置。

背景技术

变马赫数自由射流试验风洞是一种可实现模拟高空飞行过程中加减速条件下高焓环境的地面试验设备，在自由射流试验过程中，发动机等试验模型要承受不同的马赫数来模拟飞行条件下的复杂的气动力环境。而针对同一试验模型，其在不同位姿姿态下，模型所受气动力和力矩大小以及方向各不相同，相应地，不同结构的试验模型所受气动力和力矩大小和方向便更为非常复杂。

同时，由于风洞的试验能力受试验模型外观的横截面积的影响，因此，在不改变试验模型堵塞比的前提下，需要在试验前期能够使风洞先行启动后再对试验模型进行试验，这就要求试验模型能够具备快速升起和调节的功能。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，通过调节俯仰调节机构和偏转调节机构来调节墨香相对于高焓气流的偏转和俯仰，并进一步通过微动测量机构对模型上各方向所受的气动力、气动力矩和推力进行相应的数据采集，从而实现根据实际需要模拟相应的受力方向等并通过采集的数据分析动力参数性能，并且，通过此种可调节的方式，实现在不影响试验前期风洞的启动的前提下对各种结构的模型的参数的测量。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，包括俯仰调节机构、偏转调节机构和微动测量机构，且所述模型至少部分与所述微动测量机构相连；且，

所述俯仰调节机构用于带动所述模型的至少一端在竖直方向上移动；

所述偏转调节机构用于带动所述模型在与水平面相平行的平面上移动；

所述微动测量机构用于测量所述模型上所受的气动力、气动力矩以及推力。

作为本发明的一种优选方案，所述俯仰调节机构和所述偏转调节机构自下而上顺次连接设置，且所述模型设置于所述偏转调节机构的上方；

所述微动测量机构至少包括连接于所述偏转调节机构和所述模型之间，且可相对于所述偏转调节机构移动的用于测量所述模型上所受的气动力和气动力矩的天平组件，以及一端连接于所述偏转调节机构，另一端连接于所述天平组件上的推力检测组件。

作为本发明的一种优选方案，所述俯仰调节机构包括底板，设置于所述底板上的用于沿竖直方向伸缩的伸缩组件和随动组件，以及设置于所述伸缩组件和所述随动组件上表面上的第一连接板。

作为本发明的一种优选方案，所述伸缩组件为两组，且分别连接于所述第一连接板的长度方向的前端和后端，所述随动组件设置于两组所述伸缩组件之间；且，

每组所述伸缩组件至少包括自下而上顺次连接设置的推杆、导向杆和能够在竖直面上转动设置的第一转动块，且所述第一转动块的上表面与所述第一连接板相连，所述第一转动块沿水平方向贯穿形成有同轴设置的滑块，所述滑块通过第一转动轴连接于所述导向杆上；

所述随动组件至少包括沿竖直方向弹性伸缩的杆体，以及设置于所述杆体上方，且通过第二转动轴可自转地设置的第二转动块。

作为本发明的一种优选方案，所述滑块的上端面和下端面形成为平面，且侧面形成为外圆弧面，所述第一转动块中形成有卡合所述滑块的通孔，且所述通孔的内顶面和内底面与所述滑块相贴合，所述通孔的侧面与所述滑块的侧面之间形成有间隙。

作为本发明的一种优选方案，所述偏转调节机构至少包括设置于所述第一连接板上方的第二连接板，连接设置于所述第二连接板的一端与所述第一连接板之间的转动组件，以及连接设置于所述第二连接板的另一端与所述第一连接板之间的推动组件；且，

所述第二连接板以所述转动组件的轴线为转轴在水平方向上可转动地设置；

所述推动组件包括与所述第一连接板相连的第一连接块，与所述第二连接板相连的第二连接块，且所述第一连接块与所述第二连接块之间通过沿水平方向可伸缩设置的伸缩杆连接，且所述伸缩杆的伸缩方向与所述第二连接板的延伸方向形成有夹角。

作为本发明的一种优选方案，所述第二连接板的底面上沿长度方向形成有滑轨，所述第二连接块在所述滑轨中可滑移地设置，且所述伸缩杆与所述第一连接板和所述第二连接板之间各自铰接连接。

作为本发明的一种优选方案，所述天平组件至少包括通过滑动结构可沿长度方向滑移地设置于所述第二连接板上的移动板，以及设置于所述移动板上方的用于放置所述模型的放置板，且所述移动板和所述放置板之间通过空气动力天平连接；

所述推力检测组件至少包括一端连接于所述第二连接板上，另一端连接于所述移动板上的推力传感器。

本发明的实施方式具有如下优点：

1)实现了模型在变马赫数自由射流试验风洞中不同位置姿态下以及加减速过程中的气动力、气动力矩和推力的测量；

2)通过对俯仰调节机构和偏转调节机构的调节，实现模型在风洞启动过程中，其位于高焓气流的提供方向的外部，避免了对风洞启动过程中的影响；

3)同步调整进一步实现了自由射流试验风洞对不同模型的试验效果的保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的自由射流试验风洞的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的俯仰调节机构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的偏转调节机构的主视图；

图5为本发明实施例提供的偏转调节机构的侧视图；

图6为本发明实施例提供的微动测量机构和模型的结构示意图。

图中：

1-俯仰调节机构；2-偏转调节机构；3-微动测量机构；4-模型；5-喷管；

11-底板；12-伸缩组件；13-随动组件；14-第一连接板；

121-推杆；122-导向杆；123-第一转动块；124-滑块；125-第一转动轴；

131-杆体；132-第二转动轴；133-第二转动块；

21-第二连接板；22-转动组件；23-推动组件；

231-第一连接块；232-第二连接块；233-伸缩杆；

31-天平组件；32-推力检测组件；

311-滑动结构；312-移动板；313-放置板；314-空气动力天平；

321-推力传感器；

51-高焓气流。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合具体使用过程进行进一步的阐述。

如图1所示，本发明提供了一种自由射流试验风洞，当进行变马赫数自由射流试验时，喷管5产生不同马赫数的高焓气流51，模型4安装在用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置上，俯仰调节机构1能够实现模型4相对于高焓气流51的俯仰运动，偏转调节机构2能够实现模型4相对于高焓气流51的偏航运动，再进一步通过微动测量装置3实现对模型4所受气动力和气动力矩以及推力的测量。

进一步地，如图2所示，用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置由俯仰调节机构1、偏转调节机构2、微动测量机构3顺次连接组成。偏转调节机构2通过螺栓螺母组合安装在俯仰调节机构1的第一连接板14上，微动测量机构3通过螺栓螺母组合安装在偏转调节机构2的第二连接板21上。俯仰调节机构1俯仰调节运动时，带动安装在第一连接板14的偏转调节机构2、微动测量机构3和模型4一起运动；偏转调节机构2偏转运动时，带动安装在第二连接板21上的微动测量机构3和模型4一起运动；同时，通过微动测量机构3可实现对模型4气动力等数据的测量采集。

其中，俯仰调节机构1的下端形成底板11，底板11通过地脚螺栓螺母组合与隔振地基连接在一起，俯仰调节机构1进一步如图3所示，俯仰调节机构1进一步还包括两组伸缩组件12，且两组伸缩组件12沿底板11的上表面的长度方向进行延伸，具体地，每组伸缩组件12可以包括沿竖直方向设置的推杆121，以及设置于所述推杆121上的至少一根导向杆122，例如，本发明中，每组伸缩组件12上设置有两根或是四根导向杆122，以提高整体的稳定性，同时，导向杆122的顶部设置第一转动块123，且第一转动块123能够在竖直方向上实现自转，以使得其上表面能够根据两组伸缩组件12配合形成的倾斜度实现其表面的放置面的平整；同时，在两组伸缩组件之间设置随动组件，当然，这里在竖直面上的自转方式可以进一步选择为，所述第一转动块123沿水平方向贯穿形成有同轴设置的滑块124，所述滑块124通过第一转动轴125连接于所述导向杆122上，从而通过滑块124的配合实现第一转动块123的自适应转动。当然，这里的推杆121的沿竖直方向的伸缩运动可以通过液压泵等带动实现，在此不多作赘述。进一步地，在两组伸缩组件12之间还设置有随动组件13，以自适应地对第一连接板14起到支撑效果，避免其中间受力高无承载而造成塌陷等问题。在调节过程中，当两组伸缩组件12同步上升或下降运动时，第一连接板14能够带动位于其上方的偏转调节机构2、微动测量机构3和模型4同步实现快速上下运动；当两组伸缩组件12不同步或是相对反向运动时，第一连接板14能够带动位于其上方的偏转调节机构2、微动测量机构3和模型4实现沿两组伸缩组件12的竖直中线为轴进行俯仰运动。进一步地，两组伸缩组件12可以在第一连接板14的下表面上对称设置，随动组件13设置与竖直的中轴线位置，从而俯仰运动即沿随动组件13的中轴线为轴。同样地，所述随动组件13至少包括沿竖直方向弹性伸缩的杆体131，以及设置于所述杆体131上方，且通过第二转动轴132可自转地设置的第二转动块133。设置方式可以参照伸缩组件12的结构，在此不多作赘述，其主要实现支撑效果即可。

进一步地，偏转调节机构2如图4和图5所示。偏转调节机构2由转动组件22、第二连接板21和推动组件23等部分组成。转动组件22一端通过螺栓螺母组合安装在俯仰调节机构1的第一连接板14上；一端通过螺栓螺母组合安装在第二连接板21上，且转动组件22中设置有可自转地转轴，以使得第二连接板21能够相对于第一连接板14以所述转轴为轴转动；推动组件23由第一连接块231、第二连接块232和伸缩杆233组成。通过转动组件22和推动组件23组成了一个连动机构。当伸缩杆233伸长或缩短时，安装在第二连接板21上的微动测量机构3和模型4等可实现绕如图4中的A-A方向的轴进行快速偏转运动。

微动测量机构3如图6所示，具体由放置板313、空气动力天平314、移动板312、推力传感器321、滑动结构311等部分组成。微动测量机构3整体安装在偏转调节机构2的第二连接板21上；空气动力天平314一端通过螺栓螺母组合与放置板313连接，另一端通过螺栓螺母组合安装在移动板312上；移动板312安装在滑动结构311的滑块上，滑动结构311的导轨安装在偏转调节机构2的第二连接板21上；推力传感器321的一端安装在移动板312上，另一端安装在第二连接板21上；试验时，可通过空气动力天平314和推力传感器321实现对模型的气动力、气动力矩和推力的测量采集。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，包括俯仰调节机构(1)、偏转调节机构(2)和微动测量机构(3)，且所述模型(4)至少部分与所述微动测量机构(3)相连；且，

所述俯仰调节机构(1)用于带动所述模型(4)的至少一端在竖直方向上移动；

所述偏转调节机构(2)用于带动所述模型(4)在与水平面相平行的平面上移动；

所述微动测量机构(3)用于测量所述模型(4)上所受的气动力、气动力矩以及推力。

2.根据权利要求1所述的一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，所述俯仰调节机构(1)和所述偏转调节机构(2)自下而上顺次连接设置，且所述模型(4)设置于所述偏转调节机构(2)的上方；

所述微动测量机构(3)至少包括连接于所述偏转调节机构(2)和所述模型(4)之间，且可相对于所述偏转调节机构(2)移动的用于测量所述模型(4)上所受的气动力和气动力矩的天平组件(31)，以及一端连接于所述偏转调节机构(2)，另一端连接于所述天平组件(31)上的推力检测组件(32)。

3.根据权利要求2所述的一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，所述俯仰调节机构(1)包括底板(11)，设置于所述底板(11)上的用于沿竖直方向伸缩的伸缩组件(12)和随动组件(13)，以及设置于所述伸缩组件(12)和所述随动组件(13)上表面上的第一连接板(14)。

4.根据权利要求3所述的一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，所述伸缩组件(12)为两组，且分别连接于所述第一连接板(14)的长度方向的前端和后端，所述随动组件(13)设置于两组所述伸缩组件(12)之间；且，

每组所述伸缩组件(12)至少包括自下而上顺次连接设置的推杆(121)、导向杆(122)和能够在竖直面上转动设置的第一转动块(123)，且所述第一转动块(123)的上表面与所述第一连接板(14)相连，所述第一转动块(123)沿水平方向贯穿形成有同轴设置的滑块(124)，所述滑块(124)通过第一转动轴(125)连接于所述导向杆(122)上；

所述随动组件(13)至少包括沿竖直方向弹性伸缩的杆体(131)，以及设置于所述杆体(131)上方，且通过第二转动轴(132)可自转地设置的第二转动块(133)。

5.根据权利要求4所述的一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，所述滑块(124)的上端面和下端面形成为平面，且侧面形成为外圆弧面，所述第一转动块(123)中形成有卡合所述滑块(124)的通孔，且所述通孔的内顶面和内底面与所述滑块(124)相贴合，所述通孔的侧面与所述滑块(124)的侧面之间形成有间隙。

6.根据权利要求3所述的一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，所述偏转调节机构(2)至少包括设置于所述第一连接板(14)上方的第二连接板(21)，连接设置于所述第二连接板(21)的一端与所述第一连接板(14)之间的转动组件(22)，以及连接设置于所述第二连接板(21)的另一端与所述第一连接板(14)之间的推动组件(23)；且，

所述第二连接板(21)以所述转动组件(22)的轴线为转轴在水平方向上可转动地设置；

所述推动组件(23)包括与所述第一连接板(14)相连的第一连接块(231)，与所述第二连接板(21)相连的第二连接块(232)，且所述第一连接块(231)与所述第二连接块(232)之间通过沿水平方向可伸缩设置的伸缩杆(233)连接，且所述伸缩杆(233)的伸缩方向与所述第二连接板(21)的延伸方向形成有夹角。

7.根据权利要求6所述的一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，所述第二连接板(21)的底面上沿长度方向形成有滑轨，所述第二连接块(232)在所述滑轨中可滑移地设置，且所述伸缩杆(233)与所述第一连接板(14)和所述第二连接板(21)之间各自铰接连接。

8.根据权利要求6所述的一种用于自由射流风洞试验模型气动力的测量调节装置，其特征在于，所述天平组件(31)至少包括通过滑动结构(311)可沿长度方向滑移地设置于所述第二连接板(21)上的移动板(312)，以及设置于所述移动板(312)上方的用于放置所述模型(4)的放置板(313)，且所述移动板(312)和所述放置板(313)之间通过空气动力天平(314)连接；

所述推力检测组件(32)至少包括一端连接于所述第二连接板(21)上，另一端连接于所述移动板(312)上的推力传感器(321)。

Images