CN111638033A - 一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，涉及风洞模型试验技术领域，其技术方案要点是：包括风洞模型和翼尖支撑装置结构，翼尖支撑装置结构包括双支撑支座、左右两支杆、天平机翼连接罩、迎角传感器罩、支杆整流罩、左右两测力天平、翼尖支撑整流片、假尾支撑测力天平、假尾支撑、集中质量调整块、测压传感器和迎角传感器。该装置能够用于风洞模型尾支撑干扰试验修正，在风洞模型不带假尾支撑状态时能准确模拟风洞模型尾部外形及流场的流动；在风洞模型带假尾支撑结构时，假尾支撑固定于机身上，作用在假尾支撑上气动载荷小，不易与风洞模型发生接触，且风洞模型空腔内压力稳定，波动幅度小；同时，该装置实现简单，操作容易。

Description

一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置

技术领域

本发明涉及风洞模型试验技术领域，更具体地说，它涉及一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置。

背景技术

常规风洞测力试验通常是以尾支撑方式支撑飞行器模型进行风洞试验，模型尾部外形因安装天平及其支撑装置而改变，由于尾支撑对模型的干扰必须计及粘性的近场扰动，采用计算方法很难得到准确的支撑干扰数据，故目前一般借助假尾支撑通过试验方法修正尾支撑干扰。翼尖支撑装置是进行风洞模型尾支撑干扰修正试验的主要支撑形式，通过左右2台天平进行有无假尾支撑结构的两种工况进行试验，并比较有无假尾支撑差异获取模型尾支撑干扰试验修正量。

目前，假尾支撑的安装方式是连接在风洞中部的支架上，假尾支撑前端插入模型空腔内，但不与模型接触，2台天平可以直接测量有无尾支撑差异。这种布局的缺点是风洞试验过程中风洞模型机翼在试验中易发生弹性变形，并产生平动和转动；同时，假尾支撑与模型容易发生接触而导致天平测力不正确；此外，假尾支撑与模型空间位置易发生变动而导致风洞模型空腔内的压力不稳定，且波动幅度大，从而易降低风洞试验数据精度。而国外先进的假尾支撑通过连接在模型中部支架上的位姿调整机构在试验过程中进行调整，其不足之处是调整时间长，大多适用于连续式风洞，且调整幅度有限，若飞行器模型与翼尖双支撑的刚度较弱，假尾支撑仍然有可能与模型发生接触。

发明内容

本发明的目的是提供一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，该装置能够用于风洞模型尾支撑干扰试验修正，在风洞模型不带假尾支撑状态时能准确模拟风洞模型尾部外形及流场的流动；在风洞模型带假尾支撑结构时，假尾支撑固定于机身上，作用在假尾支撑上气动载荷小，不易与风洞模型发生接触，且风洞模型空腔内压力稳定，波动幅度小；同时，该装置实现简单，操作容易。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，包括翼尖支撑装置结构和风洞模型，所述翼尖支撑装置结构包括具两支撑端的双支撑支座，所述双支撑支座的两支撑端部均连接有支杆；所述支杆前端设有测力天平；所述测力天平设有天平机翼连接罩和靠近天平机翼连接罩的迎角传感器罩；所述支杆远离双支撑座的端部设有支杆整流罩；所述风洞模型的左右两翼经由对应的翼尖支撑整流片与天平机翼连接罩连接；所述风洞模型内部空腔安装有假尾支撑测力天平；所述假尾支撑测力天平悬臂支撑有假尾支撑；所述风洞模型空腔内设有集中质量调整块；所述天平机翼连接罩内设有测压传感器；所述迎角传感器罩内设有迎角传感器。

通过采用上述技术方案，在进行风洞测力试验时，采用2+1台风洞天平(左右2台测量天平和1台假尾支撑测力天平)组成风洞模型的测量系统，在风洞模型为不带假尾支撑的状态时，通过左右2台测量天平，以翼尖支撑形式共同测量风洞模型的气动载荷，并根据各自测量的气动载荷，通过力系平移得到位于风洞模型力矩参考中心的气动载荷；在风洞模型为带假尾支撑的状态时，通过2台测量天平以翼尖支撑形式测量得到风洞模型和假尾支撑的全部气动载荷，而位于风洞模型空腔内的1台假尾支撑测力天平以悬臂支撑形式测量作用于假尾支撑上的气动载荷；带假尾支撑状态的风洞模型的气动载荷可通过2台测量天平和1台假尾支撑测力天平所测得的气动载荷力系平移换算得到，然后通过比较风洞模型不带假尾支撑状态与带假尾支撑状态的气动载荷差异获取风洞模型尾支撑干扰修正量；该装置能够用于风洞模型尾支撑干扰试验修正，在风洞模型不带假尾支撑状态时能准确模拟风洞模型尾部外形及流场的流动；在风洞模型带假尾支撑结构时，假尾支撑固定于机身上，作用在假尾支撑上气动载荷小，不易与风洞模型发生接触，且风洞模型空腔内压力稳定，波动幅度小；同时，该装置实现简单，操作容易。

本发明进一步设置为：所述测力天平为2个，所述假尾支撑测力天平为1个，所述测力天平和假尾支撑测力天平构成风洞模型的测力系统。

通过采用上述技术方案，通过2个测量天平和1个假尾支撑测量天平，便于构成风洞模型的测力系统，从而实现对风动模型的气动载荷的测量。

本发明进一步设置为：所述迎角传感器为3个，且3个迎角传感器分别对应测量2个测量天平和假尾支撑测力天平的空间位姿。

通过采用上述技术方案，通过迎角传感器，用于测量测力天平和假尾支撑测力天平的位姿供风洞试验数据处理使用。

本发明进一步设置为：所述假尾支撑与真实尾支撑的外形一致，且所述假尾支撑由轻质复合材料制成。

通过采用上述技术方案，假尾支撑与真实尾支撑的外形一致，且假尾支撑由轻质复合材料制成，便于保证所需的试验状态和风洞模型姿态的配平调整，同时减小试验误差。

本发明进一步设置为：所述风洞模型空腔内的假尾支撑测力天平与风洞模型固定连接，且所述假尾支撑测力天平的测量端与假尾支撑连接。

通过采用上述技术方案，风洞模型空腔内的假尾支撑测力天平与风洞模型固定连接，且假尾支撑测力天平的测量端与假尾支撑连接，便于假尾支撑测量天平测量作用于假尾支撑上的气动载荷。

综上所述，本发明具有以下有益效果：采用2+1台风洞天平(左右2台测量天平和1台假尾支撑测力天平)组成风洞模型的测量系统，在风洞模型为不带假尾支撑的状态时，通过左右2台测量天平，以翼尖支撑形式共同测量风洞模型的气动载荷，并根据各自测量的气动载荷，通过力系平移得到位于风洞模型力矩参考中心的气动载荷；在风洞模型为带假尾支撑的状态时，通过2台测量天平以翼尖支撑形式测量得到风洞模型和假尾支撑的全部气动载荷，而位于风洞模型空腔内的1台假尾支撑测力天平以悬臂支撑形式测量作用于假尾支撑上的气动载荷；带假尾支撑状态的风洞模型的气动载荷可通过2台测量天平和1台假尾支撑测力天平所测得的气动载荷力系平移换算得到，然后通过比较风洞模型不带假尾支撑状态与带假尾支撑状态的气动载荷差异获取风洞模型尾支撑干扰修正量；该装置能够用于风洞模型尾支撑干扰试验修正，在风洞模型不带假尾支撑状态时能准确模拟风洞模型尾部外形及流场的流动；在风洞模型带假尾支撑结构时，假尾支撑固定于机身上，作用在假尾支撑上气动载荷小，不易与风洞模型发生接触，且风洞模型空腔内压力稳定，波动幅度小；同时，该装置实现简单，操作容易。

附图说明

图1是本发明实施例中翼尖支撑装置结构的示意图；

图2是本发明实施例中不带假尾支撑的风洞模型与翼尖支撑装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中带假尾支撑的风洞模型与翼尖支撑装置的结构示意图；

图4是本发明实施例中风洞模型质量配重与姿态配平示意图。

图中：1、双支撑支座；2、支杆；3、天平机翼连接罩；4、迎角传感器罩；5、支杆整流罩；6、测力天平；7、风洞模型；8、翼尖支撑整流片；9、假尾支撑；10、假尾支撑测力天平；11、集中质量调整块。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种风洞模型7支撑干扰测力试验结构装置，如图1至图4所示，包括翼尖支撑装置结构和风洞模型7，翼尖支撑装置结构包括具两支撑端的双支撑支座1，双支撑支座1的两支撑端部均连接有支杆2；支杆2前端设有测力天平6；测力天平6设有天平机翼连接罩3和靠近天平机翼连接罩3的迎角传感器罩4；支杆2远离双支撑座的端部设有支杆2整流罩；风洞模型7的左右两翼经由对应的翼尖支撑整流片8与天平机翼连接罩3连接；风洞模型7内部空腔安装有假尾支撑测力天平10；假尾支撑测力天平10悬臂支撑有假尾支撑9；风洞模型7空腔内设有集中质量调整块11。天平机翼连接罩3内安装有测压传感器(图中未示出)。迎角传感器罩4内安装有迎角传感器(图中未示出)。

在本实施例中，风洞模型7的左右两翼内部、双支撑支座1和支杆2(两根，左右对称布局)设置有走线槽(图中未示出)，供测力天平6与假尾支撑测力天平10的线路一级各个传感器的线路通过。在进行风洞测力试验时，采用2+1台风洞天平(左右2台测量天平和1台假尾支撑测力天平10)组成风洞模型7的测量系统，在风洞模型7为不带假尾支撑9的状态时，通过左右2台测量天平，以翼尖支撑形式共同测量风洞模型7的气动载荷，并根据各自测量的气动载荷，通过力系平移得到位于风洞模型7力矩参考中心的气动载荷。在风洞模型7为带假尾支撑9的状态时，通过2台测量天平以翼尖支撑形式测量得到风洞模型7和假尾支撑9的全部气动载荷，而位于风洞模型7空腔内的1台假尾支撑测力天平10以悬臂支撑形式测量作用于假尾支撑9上的气动载荷。带假尾支撑9状态的风洞模型7的气动载荷可通过2台测量天平和1台假尾支撑测力天平10所测得的气动载荷力系平移换算得到，然后通过比较风洞模型7不带假尾支撑9状态与带假尾支撑9状态的气动载荷差异获取风洞模型7尾支撑干扰修正量。

由于风洞模型7机翼的抗扭刚度较弱，在风洞模型7空腔内安装假尾支撑测力天平10和假尾支撑9后，假尾支撑9的中心与风洞模型7翼尖支撑中心位置通常不一致，风洞模型7机翼的发生扭转，容易导致风洞模型7安装假尾支撑9前后风洞模型7的机翼外形发生变化，影响气动力的分布，因此，需要对风洞模型7进行质量配重、姿态配平。风洞模型7的配重可通过更换集中质量调整块11的质量实现，风洞模型7姿态配平通过调整集中质量调整块11相对于风洞模型7翼尖支撑位置的中心实现。基于集中质量调整块11的风洞模型7的姿态调整，在实际操作中，为了减轻集中质量调整块11的重量，对于假尾支撑9，采用轻质复合材料加工制造。对于有无假尾支撑9状态的风洞模型7，可将假尾支撑测力天平10保持在风洞模型7中。

该装置能够用于风洞模型7尾支撑干扰试验修正，在风洞模型7不带假尾支撑9状态时能准确模拟风洞模型7尾部外形及流场的流动。在风洞模型7带假尾支撑9结构时，假尾支撑9固定于机身上，作用在假尾支撑9上气动载荷小，不易与风洞模型7发生接触，且风洞模型7空腔内压力稳定，波动幅度小。同时，该装置实现简单，操作容易。

测力天平6为2个，假尾支撑测力天平10为1个，测力天平6和假尾支撑测力天平10构成风洞模型7的测力系统。

在本实施例中，通过2个测量天平和1个假尾支撑9测量天平，便于构成风洞模型7的测力系统，从而实现对风动模型的气动载荷的测量。

迎角传感器为3个，且3个迎角传感器分别对应测量2个测量天平和假尾支撑测力天平10的空间位姿。

在本实施例中，通过迎角传感器，用于测量测力天平6和假尾支撑测力天平10的位姿供风洞试验数据处理使用。

假尾支撑9与真实尾支撑的外形一致，且假尾支撑9由轻质复合材料制成。

在本实施例中，假尾支撑9与真实尾支撑的外形一致，且假尾支撑9由轻质复合材料制成，便于风洞模型7姿态的调整。

风洞模型7空腔内的假尾支撑测力天平10与风洞模型7固定连接，且假尾支撑测力天平10的测量端与假尾支撑9连接。

在本实施例中，风洞模型7空腔内的假尾支撑测力天平10与风洞模型7固定连接，且假尾支撑测力天平10的测量端与假尾支撑9连接，便于假尾支撑9测量天平测量作用于假尾支撑9上的气动载荷。

工作原理：在进行风洞测力试验时，采用2+1台风洞天平(左右2台测量天平和1台假尾支撑测力天平10)组成风洞模型7的测量系统，在风洞模型7为不带假尾支撑9的状态时，通过左右2台测量天平，以翼尖支撑形式共同测量风洞模型7的气动载荷，并根据测量的气动载荷，通过力系平移得到位于风洞模型7力矩参考中心的气动载荷。在风洞模型7为带假尾支撑9的状态时，通过2台测量天平以翼尖支撑形式测量得到风洞模型7和假尾支撑9的全部气动载荷，而位于风洞模型7空腔内的1台假尾支撑测力天平10以悬臂支撑形式测量作用于假尾支撑9上的气动载荷。带假尾支撑9状态的风洞模型7的气动载荷可通过2台测量天平和1台假尾支撑测力天平10所测得的气动载荷力系平移换算得到，然后通过比较风洞模型7不带假尾支撑9状态与带假尾支撑9状态的气动载荷差异获取风洞模型7尾支撑干扰修正量。该装置能够用于风洞模型7尾支撑干扰试验修正，在风洞模型7不带假尾支撑9状态时能准确模拟风洞模型7尾部外形及流场的流动。在风洞模型7带假尾支撑9结构时，假尾支撑9固定于机身上，作用在假尾支撑9上气动载荷小，不易与风洞模型7发生接触，且风洞模型7空腔内压力稳定，波动幅度小。同时，该装置实现简单，操作容易。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，包括翼尖支撑装置结构和风洞模型(7)，其特征是：所述翼尖支撑装置结构包括具两支撑端的双支撑支座(1)，所述双支撑支座(1)的两支撑端部均连接有支杆(2)；所述支杆前端(2)设有测力天平(6)；所述测力天平(6)设有天平机翼连接罩(3)和靠近天平机翼连接罩(3)的迎角传感器罩(4)；所述支杆(2)远离双支撑座的端部设有支杆(2)整流罩；所述风洞模型(7)的左右两翼经由对应的翼尖支撑整流片(8)与天平机翼连接罩(3)连接；所述风洞模型(7)内部空腔安装有假尾支撑测力天平(10)；所述假尾支撑测力天平(10)悬臂支撑有假尾支撑(9)；所述风洞模型(7)空腔内设有集中质量调整块(11)；所述天平机翼连接罩(3)内设有测压传感器；所述迎角传感器罩(4)内设有迎角传感器。

2.根据权利要求1所述的一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，其特征是：所述测力天平(6)为2个，所述假尾支撑测力天平(10)为1个，所述测力天平(6)和假尾支撑测力天平(10)构成风洞模型(7)的测力系统。

3.根据权利要求2所述的一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，其特征是：所述迎角传感器为3个，且3个迎角传感器分别对应测量2个测量天平和假尾支撑测力天平(10)的空间位姿。

4.根据权利要求1所述的一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，其特征是：所述假尾支撑(9)与真实尾支撑的外形一致，且所述假尾支撑(9)由轻质复合材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种风洞模型支撑干扰测力试验结构装置，其特征是：所述风洞模型(7)空腔内的假尾支撑测力天平(10)与风洞模型(7)固定连接，且所述假尾支撑测力天平(10)的测量端与假尾支撑(9)连接。

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