CN111879497A - 一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞行器风洞试验技术领域，公开了一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，包括：波浪带和支撑带，所述波浪带设置在支撑带上，所述波浪带至少包含一个周期的正弦波形，其中，所述波浪带为固定波浪带或者活动波浪带；实现了风洞试验对波浪地面的试验模拟，避免了以往通过平板代替“波浪”的地效风洞试验模拟，可以更真实、准确的反应出飞行器在经历波谷、波峰、上波、下波等不同阶段的气动特性，极大的提升飞行器(尤其是水面飞行器)的飞行安全性。

Description

一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置

技术领域

本发明属于飞行器风洞试验技术领域，尤其涉及一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，适用于水面飞行器的地(水)面效效应风洞试验技术。

背景技术

飞行器在飞越波浪水面时，在“上波”或“下波”阶段的气动特性规律不同，说明完全以平板代替波浪水面的地效风洞试验结果存在一定的局限性，在试验时需要模拟“上波”或“下波”状态，即模拟“波浪”状态，真实反应地效飞机在地效区内飞行的气动特性数据，尤其是针对地效飞行器，其绝大部分飞行状态均在波浪条件下掠海飞行，气动特性数据的准确性对其飞行安全型至关重要。

通过查阅风洞试验相关信息，目前在“波浪”地板风洞试验方面还是空白，尚未发现波浪地板试验方面的专利甚至论文，本项技术专利将有效弥补国内甚至国际此类试验的空白。

目前，地效状态的风洞试验主要通过平板地面进行模拟。平板模拟虽然可以反应飞行器经过水面上方所受的地效作用，但其模拟精度或者相似程度不够，无法准确给出飞行器在波浪上飞行时在不同时刻及位置所受的气动力，既在波谷、波峰、上波、下波的气动力变化情况，根据已有的CFD数值仿真结果，这些不同位置的气动力有较大变化，而这些变化对飞行器的安全飞行有较大影响(尤其是地效飞行器)，因此必须准确了解飞行器在飞过波浪上方的气动特性变化情况，

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，实现了风洞试验对波浪地面的试验模拟，避免了以往通过平板代替“波浪”的地效风洞试验模拟，可以更真实、准确的反应出飞行器在经历波谷、波峰、上波、下波等不同阶段的气动特性，极大的提升飞行器(尤其是水面飞行器)的飞行安全性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，所述试验装置包括：波浪带和支撑带，所述波浪带设置在支撑带上，所述波浪带至少包含一个周期的正弦波形，其中，所述波浪带为固定波浪带或者活动波浪带。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

(1)所述固定波浪带由骨架、前缘、后缘、波峰、波谷、底板组成，前缘、波峰、波谷、后缘分别用螺钉与骨架连接，所述骨架固定在底板上。

(2)所述波峰、波谷可拆卸，并可以互换位置。

(3)活动波浪带由运行框、前带轮、后带轮、活动带组成，活动带由前带轮带动进行运动，后带轮进行张紧，从而形成运动波浪。

(4)所述活动带由活动基体带和波形带两部分组成，活动带内表面与前带轮和后带轮接触张紧呈平面状态，活动带外表面为波形面。

(5)所述活动带采用轻质柔软材料制作。

(6)所述基体带的几何外形为环形薄带。

(7)所述活动带上设置有减轻槽或者减轻孔。

(8)所述波形带沿周长方向分布两个正弦波，沿宽度方向无变化。

本发明模拟了波浪地板，包括活动波浪地板与固定式波浪地板，避免了传统飞行器只能通过平板模拟的局限性(尤其是针对水上飞机)，获得了更为准确可靠的数据，对水上飞机的起降及飞行安全性有极大的提升。

附图说明

图1为本发明实施例提供的波浪活动地板结构示意图；

图2为本发明实施例提供的波浪活动地板正视图；

图3为固定波浪地板三视图；

图4为固定波浪地板主要构件图；

图5为固定波浪地板吊装杆分布。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。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。

本发明实施例的一种波浪地板试验系统总体组成如下：

包括波浪地板试验装置(活动波浪地板和固定波浪地板二选一)、数据采集系统设计与应用。

(1)活动波浪地板(即活动波浪带)

传统活动地板采用平板，而本发明技术方案的活动波浪地板采用“活动波浪带”。用轻质柔软材料制作活动波浪带，满足一周期或两周期波浪活动带模拟，要求其在试验周期内的变形可控，在试验前对活动波浪地板的变形进行检测，在试验过程中对波高变形定期进行检测，保证波高的精准度。

(2)固定波浪地板(即固定波浪带)

固定波浪地板分成4块：前缘、后缘、波峰和波谷，正弦波形部分在180°相位处断开，因此，前后两块半周期波形调换位置即可组合成波形。试验中地效飞机模型无前后(即气流方向)移动，整个地板向前、后分别可移动，使90°～270°波形处于模型参考点下方。

(3)试验数据采集

在飞机模型上设置光电转速传感器，采用光电转速传感器向波浪活动带发射一束光，并在波浪带两个波谷位置粘贴反光材料，每当波浪带波谷运行到光电传感器位置时反射光触发光电转速传感器内的光电转换单元，使光信号转变成电脉冲信号，试验中天平动态采集的同时采集电脉冲信号，在数据序列中标识出波谷相位。

具体实现过程：

活动波浪地板设计

如图1和图2所示，活动波浪地板主要由运行框、前带轮、后带轮、波浪活动带等部件组成，波浪活动带由前带轮带动进行运动，后带轮进行张紧，从而形成运动波浪。

波浪活动带由活动基体带和波形两部分组成，采用轻质柔软材料制作，活动带内表面与带轮接触张紧呈平面状态，活动带外表面为波形面，沿周长方向分布两个正弦波，沿宽度方向无变化；活动基体带几何外形为环形薄带。为减轻活动带重量，可在活动波浪带上进行减重设计，主要手段为减轻槽或者孔。

固定波浪地板设计

如图3、图4和图5所示，固定波浪地板由骨架、前缘、后缘、波峰、波谷、底板部分组成，通过2根工字钢安装在4个可升降的支腿上。前缘、后缘、波峰、波谷用螺钉与骨架连接，其中，波峰、波谷可拆卸，并可以互换位置。底板用于封闭地板底部空间。工字梁也是通过螺钉安装在地板骨架上，并可以拆除，能够作为通用部件。

前缘、后缘、波峰、波谷使用代木制作，骨架用空心型钢焊接。在前缘、后缘、波峰、波谷的内部设计了预埋件，用于螺钉的安装。

为便于地板运输，设计了吊装杆1；同时，为便于波峰、波谷互换位置，设计了吊装杆2、3。试验时，吊装杆均可拆除。

试验数据采集设计

对于活动波浪地板运行与天平动态采集的同步性采用光电转速传感器(安装在飞机上)向波浪活动带发射一束光，活动带两个波谷位置粘贴反光材料，每当活动带波谷运行到光电传感器位置时反射光触发光电转速传感器内的光电转换单元，使光信号转变成电脉冲信号，试验中天平动态采集的同时采集电脉冲信号，在数据序列中标识出波谷相位。

本发明有益效果：本发明模拟了波浪地板，包括活动波浪地板与固定式波浪地板，避免了传统飞行器只能通过平板模拟的局限性(尤其是针对水上飞机)，获得了更为准确可靠的数据，对水上飞机的起降及飞行安全性有极大的提升。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：波浪带和支撑带，所述波浪带设置在支撑带上，所述波浪带至少包含一个周期的正弦波形，其中，所述波浪带为固定波浪带或者活动波浪带。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述固定波浪带由骨架、前缘、后缘、波峰、波谷、底板组成，前缘、波峰、波谷、后缘分别用螺钉与骨架连接，所述骨架固定在底板上。

3.根据权利要求2所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述波峰、波谷可拆卸，并可以互换位置。

4.根据权利要求1所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，活动波浪带由运行框、前带轮、后带轮、活动带组成，活动带由前带轮带动进行运动，后带轮进行张紧，从而形成运动波浪。

5.根据权利要求4所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述活动带由活动基体带和波形带两部分组成，活动带内表面与前带轮和后带轮接触张紧呈平面状态，活动带外表面为波形面。

6.根据权利要求5所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述活动带采用轻质柔软材料制作。

7.根据权利要求5所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述基体带的几何外形为环形薄带。

8.根据权利要求5所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述活动带上设置有减轻槽或者减轻孔。

9.根据权利要求5所述的一种飞行器地效风洞试验波浪地板试验装置，其特征在于，所述波形带沿周长方向分布两个正弦波，沿宽度方向无变化。

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