CN112304561B - 一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，应用于含有外置发动机短舱的试验模型，所述试验装置包括内式天平、天平支杆和天平保护罩，内式天平的尾部与天平支杆连接，所述天平保护罩套在内式天平和天平支杆连接处，所述天平保护罩与内式天平之间设置间隙；所述发动机短舱设置天平连接段与内式天平头部连接；所述天平保护罩伸入发动机短舱内，天平保护罩与发动机短舱之间具有间隙；所述内式天平与发动机短舱之间具有间隙。采用本发明的一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，拓展了常规内式天平的应用范围，对模型破坏小。
Description
技术领域
本发明一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，属于风洞试验装置技术领域。
背景技术
高速风洞试验是获得飞行器气动特性必不可少的试验技术，而风洞试验天平支撑技术是风洞试验的基础，为风洞试验提供稳定可控的模型运动姿态，测量模型在不同试验状态下的气动力(矩)特性。同时由于天平支撑的存在，必然会对模型造成一定程度的外形破坏，以及天平支撑本身会对模型气动特性造成气动干扰，因此为了提高风洞试验数据质量必须尽可能减少上述天平支撑带给模型的不良影响。
长期以来高速风洞内式天平只能通过尾部支撑或者腹部支撑等方式安装在模型内部“死水区”，以防止天平表面应变片受高速气流的影响测量不准或应变片损坏，这一方面限制了内式天平的应用范围，另一方面对于机体扁平或狭窄同时具备外置发动机短舱的飞行器，由于天平无法安装于模型内部，或安装于模型内部时对模型外形破坏太大，而导致无法有效开展风洞试验。
当前，亟需发展一种高速风洞天平支撑试验方式，以改进上述不利影响，针对机体扁平或狭窄、同时具备外置发动机短舱布局的飞行器，建立有效的风洞试验技术。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，本发明拓展了常规内式天平的应用范围，对模型破坏小，可以应用于机体扁平或狭窄、同时具备外置发动机短舱布局的飞行器的高速风洞试验。
本发明采用的技术方案如下：
一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，应用于含有外置发动机短舱的试验模型，所述试验装置包括内式天平、天平支杆和天平保护罩，内式天平的尾部与天平支杆连接，所述天平保护罩套在内式天平和天平支杆连接处外，所述天平保护罩与内式天平之间设置间隙；
所述发动机短舱设置天平连接段与内式天平头部连接；所述天平保护罩伸入发动机短舱内，天平保护罩与发动机短舱之间具有间隙。
在本发明中，天平保护罩与内式天平之间设置间隙，天平保护罩和发动机短舱之间设置间隙，预留间隙一方面能够避免模型在气动载荷作用下引起内式天平、天平支杆变形，从而发生模型和天平保护罩碰撞，或天平保护罩和内式天平碰撞；另一方面留出气流通道使发动机短舱内的气压能够反应试验条件下的真实底部压力。
本发明在发动机短舱尾部形成环状间隙空腔，根据风洞实验和数值计算，深入此空腔内部一定距离以后的空腔内部压力稳定，流速很低，形成气流“死水区”，为模型底部压力测量、底阻修正创造了良好条件，同时能够对高速风洞内式天平裸露的应变片提供有效保护。
需要说明的是，本发明中天平支杆在风洞中的安装方式以及风洞试验运行方法与常规风洞试验相同。
本发明拓展了常规内式天平的应用范围，对模型破坏小，可以应用于机体扁平或狭窄、同时具备外置发动机短舱布局的飞行器的高速风洞试验。
作为优选，所述内式天平的尾部与天平支杆通过锥面连接或法兰连接。
在上述方案中，通过锥面连接或法兰连接将内式天平的尾部和天平支杆连接起来。
作为优选，所述天平保护罩与天平支杆之间无间隙，天平保护罩与内式天平之间设置间隙。
在上述方案中，从而只在内式天平范围形成空腔，且不接触减少对测量结果的影响。
作为优选，所述天平保护罩与内式天平之间设置5-6mm间隙。
作为优选，所述天平保护罩通过螺钉、销钉或螺纹固定在天平支杆上。
作为优选，所述内式天平的直径比发动机短舱尾喷口的直径小30mm以上。
在上述方案中，内式天平的直径比发动机短舱尾喷口的直径小30mm以上，以保证天平保护罩和内式天平、发动机短舱之间能够留出足够的间隙。
作为优选，所述发动机短舱的内部深度不小于100mm。
作为优选，所述天平保护罩套在内式天平外的长度不小于100mm。
在上述方案中，以形成足够深度的环形空腔，形成气流“死水区”。
作为优选，所述天平保护罩为筒形。
作为优选，所述天平保护罩伸入发动机短舱15-20mm，天平保护罩与发动机短舱之间设置5-6mm间隙。
作为优选，所述内式天平和发动机短舱之间的间隙，与内式天平和天平保护罩之间的间隙相当。
在上述方案中，发动机短舱尾喷口的内径较大，使得内式天平和发动机短舱之间的间隙，与内式天平和天平保护罩之间的间隙相当，从而形成间隙相当的环状空腔。
本发明的一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，通过锥面或法兰将内式天平和天平支杆连接起来，并在设置天平保护罩套在连接处外，天平保护罩的内部深度不小于100mm，天平保护罩一端通过螺钉、销钉或螺纹方式固定在支杆上，内部空腔与支杆连接处不留间隙，与天平之间保持5mm-6mm间隙；发动机短舱在外形保持不变的情况下，内部设计为天平连接段与天平头部连接，内部深度不小于100mm，天平保护罩伸入发动机短舱15-20mm，与发动机短舱之间保持5-6mm间隙。设置间隙一方面能够避免模型在气动载荷作用下引起内式天平、天平支杆变形，从而发生模型和天平保护罩碰撞，或天平保护罩和内式天平碰撞；另一方面留出气流通道使发动机短舱内的气压能够反应试验条件下的真实底部压力。本发明的高速风洞内式天平短舱支撑试验装置在发动机短舱尾部形成了深度200mm左右，间隙5-6mm的环状空腔，根据风洞实验和数值计算，伸入此深度范围空腔内部15-20mm以后空腔内部压力稳定、流速很低，形成气流“死水区”，便于压力测量的同时能够对高速风洞内式天平裸露的应变片提供有效保护。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、安装于模型的外置发动机短舱中，对模型外形结构几乎无破坏；
2、创造气流“死水区”，为模型底部压力测量、底阻修正创造了良好条件，同时能够对高速风洞内式天平裸露的应变片提供有效保护；
3、拓展了常规内式天平的应用范围，对模型破坏小，可以应用于机体扁平或狭窄、同时具备外置发动机短舱布局的飞行器的高速风洞试验。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是支撑试验装置的示意图；
图2是支撑试验装置安装在发动机短舱的示意图。
图中标记：1-内式天平、2-天平支杆、3-天平保护罩、4-发动机短舱。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，应用于含有外置发动机短舱的试验模型，试验装置包括内式天平、天平支杆和天平保护罩，内式天平的尾部与天平支杆连接，天平保护罩套在内式天平和天平支杆连接处外，天平保护罩与内式天平之间设置间隙；
如图2所示，发动机短舱设置天平连接段与内式天平头部连接；天平保护罩伸入发动机短舱内，天平保护罩与发动机短舱之间具有间隙；内式天平与发动机短舱之间具有间隙。
进一步的，内式天平的尾部与天平支杆通过锥面连接或法兰连接，将内式天平的尾部和天平支杆连接起来。
进一步的，天平保护罩与天平支杆之间无间隙，天平保护罩与内式天平之间设置间隙，从而只在内式天平范围形成空腔，避免对测量结果造成影响。
进一步的，天平保护罩与内式天平之间设置5-6mm间隙。
进一步的，天平保护罩通过螺钉、销钉或螺纹固定在天平支杆上。
作为优选，所述内式天平的直径比发动机短舱尾喷口的直径小30mm以上。
在上述方案中，内式天平的直径比发动机短舱尾喷口的直径小30mm以上，以保证天平保护罩和内式天平、发动机短舱之间能够留出足够的间隙。
进一步的，发动机短舱的内部深度不小于100mm。
进一步的，天平保护罩套在内式天平外的长度不小于100mm，以形成足够深度的环形空腔，形成气流“死水区”。
进一步的，天平保护罩为筒形。
进一步的，天平保护罩伸入发动机短舱15-20mm，天平保护罩与发动机短舱之间设置5-6mm间隙。
进一步的，内式天平和发动机短舱之间的间隙，与内式天平和天平保护罩之间的间隙相当，从而形成间隙相当的环状空腔。
本实施例的一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，通过锥面或法兰将内式天平和天平支杆连接起来，并在设置天平保护罩套在连接处外，天平保护罩的内部深度不小于100mm，天平保护罩一端通过螺钉、销钉或螺纹方式固定在支杆上，内部空腔与支杆连接处不留间隙，与天平之间保持5mm-6mm间隙；发动机短舱在外形保持不变的情况下，内部设计为天平连接段与天平头部连接，内部深度不小于100mm，天平保护罩伸入发动机短舱15-20mm，与发动机短舱之间保持5-6mm间隙。设置间隙一方面能够避免模型在气动载荷作用下引起内式天平、天平支杆变形，从而发生模型和天平保护罩碰撞，或天平保护罩和内式天平碰撞；另一方面留出气流通道使发动机短舱内的气压能够反应试验条件下的真实底部压力。本发明的高速风洞内式天平短舱支撑试验装置在发动机短舱尾部形成了深度200mm左右，间隙5-6mm的环状空腔，根据风洞实验和数值计算，伸入此深度范围空腔内部15-20mm以后空腔内部压力稳定、流速很低，形成气流“死水区”，便于压力测量的同时能够对高速风洞内式天平裸露的应变片提供有效保护。
综上所述，采用本发明的一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，安装于模型的外置发动机短舱中，对模型外形结构几乎无破坏；创造气流“死水区”，为模型底部压力测量、底阻修正创造了良好条件，同时能够对高速风洞内式天平裸露的应变片提供有效保护；拓展了常规内式天平的应用范围，对模型破坏小，可以应用于机体扁平或狭窄、同时具备外置发动机短舱布局的飞行器的高速风洞试验。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (5)
1.一种高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，应用于含有外置发动机短舱的试验模型，其特征在于：所述试验装置包括内式天平、天平支杆和天平保护罩，内式天平的尾部与天平支杆连接，所述天平保护罩套在内式天平和天平支杆连接处；
所述发动机短舱设置天平连接段与内式天平头部连接；所述天平保护罩伸入发动机短舱15-20mm，天平保护罩与发动机短舱之间具有5-6mm间隙；
所述天平保护罩与内式天平之间设置5-6mm间隙，所述发动机短舱的内部深度不小于100mm，所述天平保护罩套在内式天平外的长度不小于100mm；
所述天平保护罩与天平支杆之间无间隙，天平保护罩与内式天平之间设置间隙；
内式天平和发动机短舱之间的间隙，与内式天平和天平保护罩之间的间隙形成间隙5-6mm的环状空腔，在环状空腔内部形成气流“死水区”。
2.如权利要求1所述的高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，其特征在于：所述内式天平的尾部与天平支杆通过锥面连接或法兰连接。
3.如权利要求1所述的高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，其特征在于：所述天平保护罩通过螺钉、销钉或螺纹固定在天平支杆上。
4.如权利要求1所述的高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，其特征在于：所述内式天平的直径比发动机短舱尾喷口的直径小30mm以上。
5.如权利要求1所述的高速风洞内式天平短舱支撑试验装置，其特征在于：所述天平保护罩为筒形。
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