CN112268675A - 一种用于高速风洞的智能假支杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高速风洞的智能假支杆装置。该装置包括位移传感器、传动机构和驱动器，连接位移传感器、传动机构和驱动器的测控线缆，以及控制位移传感器、传动机构和驱动器的子系统；位移传感器安装在假尾支杆的头部，监测假尾支杆与模型之间的间隙；传动机构和驱动器安装在直接头的内腔，驱动器驱动传动机构带动假尾支杆相对模型的运动；子系统与高速风洞的测控系统连接，并与高速风洞的测控系统共用一台计算机。该装置可以实现假尾支杆相对模型的跟随运动，避免模型与假尾支杆发生碰撞，获得更大迎角下的更准确的尾支撑干扰量；还可以控制假尾支杆按照指令运动，改变假尾支杆与模型之间的间隙，研究间隙大小对支撑干扰量的影响。

Description

一种用于高速风洞的智能假支杆装置

技术领域

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于高速风洞的智能假支杆装置。

背景技术

高速风洞试验中，支撑干扰是一个由来已久的问题，为了通过试验手段获得准确可靠的支撑干扰数据，需进行专门的支撑干扰风洞试验。支撑干扰风洞试验需设计一套辅助支撑装置和一套假支杆。

通常情况下，高速风洞中尾支撑的支撑干扰最小，因此高速风洞中的主支撑形式一般是尾支撑。尾支撑的支撑干扰试验装置使用的辅助支撑有腹部叶片支撑、条带支撑、翼尖双支撑、垂尾支撑等，其中条带支撑带来的二次干扰相对较小，但模型和天平设计复杂，可用迎角范围不大；翼尖双支撑结构形式相比尾支撑变化很大，模型受载后变形量也不一样，且双支撑对于中小展弦比的模型不适用。因此，尾支撑的支撑干扰试验装置通常采用腹部叶片支撑作为辅助支撑方式。

现有的尾支撑的支撑干扰试验装置中，模型通过天平与叶片支撑相连，叶片支撑与风洞弯刀机构相连，假尾支杆与直接头相连，直接头与风洞弯刀机构相连，假尾支杆伸入模型尾部空腔但不与模型接触，假尾支杆头部与模型之间存在间隙，通过有/无假尾支杆测力试验得到假尾支杆的影响量，即尾支撑干扰量。为了让假尾支杆的尾支撑干扰量与真尾支杆的尾支撑干扰量相同，一方面需要满足假尾支杆与真尾支杆外露的外形保持一致，另一方面，尾支杆与模型的相对位置关系也应该保持一致。但是，在现有试验技术条件下，模型与尾支杆的相对位置关系无法完全保持一致，其原因在于，常规尾支撑测力风洞试验时，在模型受到较大的气动载荷时尾支杆会产生较大的弹性形变；而尾支撑的支撑干扰试验时，模型受到气动载荷仅能使天平和辅助支撑系统发生较大的弹性变形，假尾支杆受到的气动载荷与模型相比要小很多，因此，假尾支杆的弹性变形也较小，故假尾支杆相对模型的位置关系与常规风洞试验的真尾支杆相对模型的位置关系不同，假尾支杆并没有准确模拟真尾支杆对模型的干扰，当模型迎角逐渐增大时气动载荷也逐渐增大，最终导致模型与假尾支杆发生碰撞，所以，现有的尾支撑的支撑干扰试验只能在小迎角范围内进行。

当前，亟需发展一种适用于高速风洞的尾支撑干扰试验的智能假支杆装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高速风洞的智能假支杆装置。

本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置，模型通过天平与叶片支撑相连，叶片支撑与风洞弯刀机构相连，假尾支杆与直接头相连，直接头与风洞弯刀机构相连，其特点是，所述的智能假支杆装置包括位移传感器、传动机构和驱动器，连接位移传感器、传动机构和驱动器的测控线缆以及控制位移传感器、传动机构和驱动器的子系统；位移传感器安装在假尾支杆的头部，实时监测假尾支杆与模型之间的间隙；传动机构和驱动器安装在直接头的内腔，驱动器驱动传动机构带动假尾支杆进行相对模型的运动；子系统与高速风洞的测控系统连接，并与高速风洞的测控系统共用一台计算机。

进一步地，所述的位移传感器阵列排列，位移传感器为光学传感器或者电磁电感传感器。

进一步地，所述的传动机构为多连杆传动机构、齿轮传动机构、滑轨滑块传动机构或者柔性铰链传动机构。

进一步地，所述的驱动器为电机、液压油缸或者压电陶瓷。

进一步地，所述的测控系统采用一台计算机作为终端，接收位移传感器信号、控制驱动器、进行高速风洞控制和试验数据采集。

进一步地，所述的测控线缆、测控系统和计算机分别进行电磁屏蔽。

本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置中的位移传感器、驱动器、传动机构和测控线缆等全部安装在与现有的真尾支杆和直接头外形相同的假尾支杆和直接头的空腔内，从而确保了进行尾支撑的支撑干扰试验时，对尾支撑干扰的准确模拟。

本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置中的位移传感器可以从假尾支杆上拆下来后再安装于其他外形的假尾支杆头部，从而可以模拟不同尺寸外形的假尾支杆对模型的干扰，具有通用性。

本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置中的测控线缆、测控系统和计算机分别独立放置并进行电磁屏蔽，确保了智能假支杆装置既不干扰现有装置的正常工作，也不受现有装置的干扰，保证了自身正常工作。

本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置，可实现假尾支杆相对模型的跟随运动，同时能够避免模型与假尾支杆发生碰撞，从而获得更大迎角下的更准确的尾支撑干扰量；还可以控制假尾支杆按照指令运动，改变假尾支杆与模型之间的间隙，进一步研究间隙大小对支撑干扰量的影响。

附图说明

图1为本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置的示意图；

图2为高速风洞尾支撑测力试验示意图。

图中，1.位移传感器2.传动机构3.驱动器4.测控线缆5.天平6.测控系统7.模型8.真尾支杆9.直接头10.风洞弯刀机构11.间隙12.假尾支杆13.叶片支撑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

如图1所示，本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置，模型7通过天平5与叶片支撑13相连，叶片支撑13与风洞弯刀机构10相连，假尾支杆12与直接头9相连，直接头9与风洞弯刀机构10相连，所述的智能假支杆装置包括位移传感器1、传动机构2和驱动器3，连接位移传感器1、传动机构2和驱动器3的测控线缆4以及控制位移传感器1、传动机构2和驱动器3的子系统；位移传感器1安装在假尾支杆12的头部，实时监测假尾支杆12与模型7之间的间隙11；传动机构2和驱动器3安装在直接头9的内腔，驱动器3驱动传动机构2带动假尾支杆12进行相对模型7的运动；子系统与高速风洞的测控系统6连接，并与高速风洞的测控系统6共用一台计算机。

进一步地，所述的位移传感器1阵列排列，位移传感器1为光学传感器或者电磁电感传感器。

进一步地，所述的传动机构2为多连杆传动机构、齿轮传动机构、滑轨滑块传动机构或者柔性铰链传动机构。

进一步地，所述的驱动器3为电机、液压油缸或者压电陶瓷。

进一步地，所述的测控系统6采用一台计算机作为终端，接收位移传感器1信号、控制驱动器3、进行高速风洞控制和试验数据采集。

进一步地，所述的测控线缆4、测控系统6和计算机分别进行电磁屏蔽。

实施例1

本实施例的实施过程如下：

1.在常规尾支撑测力风洞试验中，如图2所示，模型7通过天平5与真尾支杆8相连，真尾支杆8与直接头9相连，直接头9与风洞弯刀机构10相连；通过常规尾支撑测力风洞试验获得气动数据、模型7和真尾支杆8的相对位置。

2.在尾支撑的支撑干扰试验中，如图1所示，采用本发明的假尾支杆12代替原有的真尾支杆8，模型7通过天平5与叶片支撑13相连，叶片支撑13与风洞弯刀机构10相连，假尾支杆12与直接头9相连，直接头9与风洞弯刀机构10相连。

3.利用安装在直接头9内部的传动机构2和驱动器3控制假尾支杆12运动，从而改变假尾支杆12与模型7之间的间隙11。

4.利用安装在假尾支杆12头部的位移传感器1测量假尾支杆12头部与模型7之间的间隙11，从而保证假尾支杆12相对模型7的位置与常规尾支撑测力风洞试验中真尾支杆8相对模型7的位置关系一致，避免了由于真尾支杆8和假尾支杆12在风洞试验中弹性变形不同而引起的真尾支杆8和假尾支杆12与模型7的相对位置关系不一致的问题。

5.位移传感器1和驱动器3的测控线缆4经风洞弯刀机构10引出后，连接至安装在测控系统6内的子系统中，子系统与测控系统6共用一台计算机，所有测量控制信号由计算机统一协调处理。

6.开展尾支撑的支撑干扰试验，按照常规尾支撑测力风洞试验获得模型7和真尾支杆8的相对位置，通过有/无假尾支杆12的尾支撑的支撑干扰试验得到假尾支杆12的影响量，即尾支撑干扰量。

注意，尾支撑的支撑干扰试验过程中，位移传感器1、传动机构2、驱动器3和测控线缆4等全部不能突出假尾支杆12和直接头9的外轮廓范围，确保尾支撑干扰的准确模拟，测控线缆4、测控系统6及计算机与现有装置保持隔离独立并分别进行电磁屏蔽处理，确保本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置既不干扰现有装置的正常工作，也不受现有装置的干扰，自身能正常工作。

通过本实施例可知，利用本发明的用于高速风洞的智能假支杆装置得到的支撑干扰量比现有技术得到的支撑干扰量更准确；同时，本实施例可以在模型7受到较大气动载荷时避免模型7与假尾支杆12发生碰撞，还可以获得现有技术手段无法获得的大迎角下的尾支撑干扰量；此外，本实施例中还可以使假尾支杆12按照指令进行运动，改变假尾支杆12与模型7之间的间隙11，从而研究间隙11的大小对尾支撑干扰量的影响。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，可容易地实现另外的改进和润饰，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种用于高速风洞的智能假支杆装置，模型(7)通过天平(5)与叶片支撑(13)相连，叶片支撑(13)与风洞弯刀机构(10)相连，假尾支杆(12)与直接头(9)相连，直接头(9)与风洞弯刀机构(10)相连，其特征在于，所述的智能假支杆装置包括位移传感器(1)、传动机构(2)和驱动器(3)，连接位移传感器(1)、传动机构(2)和驱动器(3)的测控线缆(4)以及控制位移传感器(1)、传动机构(2)和驱动器(3)的子系统；位移传感器(1)安装在假尾支杆(12)的头部，实时监测假尾支杆(12)与模型(7)之间的间隙(11)；传动机构(2)和驱动器(3)安装在直接头(9)的内腔，驱动器(3)驱动传动机构(2)带动假尾支杆(12)进行相对模型(7)的运动；子系统与高速风洞的测控系统(6)连接，并与高速风洞的测控系统(6)共用一台计算机。

2.根据权利要求1所述的用于高速风洞的智能假支杆装置，其特征在于，所述的位移传感器(1)阵列排列，位移传感器(1)为光学传感器或者电磁电感传感器。

3.根据权利要求1所述的用于高速风洞的智能假支杆装置，其特征在于，所述的传动机构(2)为多连杆传动机构、齿轮传动机构、滑轨滑块传动机构或者柔性铰链传动机构。

4.根据权利要求1所述的用于高速风洞的智能假支杆装置，其特征在于，所述的驱动器(3)为电机、液压油缸或者压电陶瓷。

5.根据权利要求1所述的用于高速风洞的智能假支杆装置，其特征在于，所述的测控系统(6)采用一台计算机作为终端，接收位移传感器(1)信号、控制驱动器(3)、进行高速风洞控制和试验数据采集。

6.根据权利要求1所述的用于高速风洞的智能假支杆装置，其特征在于，所述的测控线缆(4)、测控系统(6)和计算机分别进行电磁屏蔽。

Images