CN112798220B - 一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，包括电机、减速器、扭矩传感器、六分量测力天平和输出装置，所述减速器一端通过第一连接座与所述电机连接，所述减速器远离所述第一连接座的一端设置有固定盘，所述固定盘另一端固定在风洞尾撑机构上，所述减速器垂直于所述连接电机的方向还设置有第二连接座，所述第二连接座与所述扭矩传感器的底座连接，所述六分量测力天平一端连接所述第二连接座、另一端连接所述输出装置，所述输出装置的底部用于连接螺旋桨；所述输出装置的高度低于所述六分量测力天平和所述扭矩传感器的高度；在进行带动力试验模型试验时，螺旋桨或旋翼模型的下方气流无任何干扰，保证了所测量气动力的准确性。

Description

一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置
技术领域
本发明涉及风洞试验技术领域，尤其涉及一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置。
背景技术
在风洞试验过程中，试验人员会根据风洞试验的目的及模型特点，设计各种不同的风洞试验装置，并根据风洞试验模型的特点进行模型参数测量元件的布置，从而准确获取风洞试验中试验模型的各类数据，如模型的气动力数据、模型表面压力数据、模型气动干扰流场数据等。典型的风洞带动力试验装置有直升机旋翼模型风洞试验装置、TPS带动力风洞试验装置等，以上试验装置均根据模型特点及所需获取的数据类型进行针对性的设计，如TPS带动力试验装置将测量天平置于动力电机后方，试验时测力天平测量的气动力包括螺旋桨和电机二者的合力，无法直接测量试验模型自身的气动力，此外，试验模型的扭矩及功率也无法测量。因此，急需要一种结构形式新颖、数据测量精度高、传动形式简单的风洞试验带动力试验装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，为在风洞试验中更简洁、更准确的测量试验模型的六分量气动力、扭矩及功率等参数，特别在研究试验模型与其它模型之间的气动干扰及干扰流场特性，减小除试验模型外试验支撑系统、试验传动系统、测量元器件等对气动力的干扰影响，本发明提出了一种结构形式新颖、数据测量精度高、传动形式简单的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置。
本发明采用的技术方案如下：一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，包括电机、减速器、扭矩传感器、六分量测力天平和输出装置，所述减速器一端通过第一连接座与所述电机连接，所述减速器远离所述第一连接座的一端设置有固定盘，所述固定盘另一端固定在风洞尾撑机构上，所述减速器垂直于所述连接电机的方向还设置有第二连接座，所述第二连接座与所述扭矩传感器连接，所述六分量测力天平一端连接所述第二连接座、另一端连接所述输出装置，所述输出装置的底部用于连接螺旋桨；所述输出装置的高度低于所述六分量测力天平和所述扭矩传感器的高度。在进行带动力试验模型试验时，螺旋桨或旋翼模型的下方气流无任何干扰，保证了所测量气动力的准确性。
优选的，所述电机、第一连接座和减速器分布在同一直线上，且所述直线与风洞的风向平行。
优选的，所述减速器、扭矩传感器、六分量测力天平和输出装置分布在同一直线上，且所述直线与风洞的风向垂直。
优选的，所述减速器包括与所述电机连接的输入轴和与所述扭矩传感器连接的输出轴，所述减速器远离所述第二连接座的一端设置有编码器，所述编码器用于测量所述输出轴的转速。
优选的，所述输出装置包括连接所述六分量测力天平的轴承座，所述轴承座内设置有所述驱动轴，所述驱动轴通过轴承固定在所述轴承座上，所述驱动轴一端穿过所述六分量测力天平连接所述扭矩传感器、另一端设置有用于连接螺旋桨的模型接口。
优选的，所述扭矩传感器与所述驱动轴通过弹性联轴器连接。
优选的，所述轴承座外设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测风洞试验的环境温度。
优选的，所述输出装置还包括活动爪，所述活动爪一端固定在所述轴承座外，另一端固定在所述驱动轴上。
优选的，所述轴承座靠近所述六分量测力天平的一端设置有固定座，所述固定座与所述活动爪通过螺栓连接。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明的一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，包括电机、减速器、扭矩传感器、六分量测力天平和输出装置，所述减速器一端通过第一连接座与所述电机连接，所述减速器远离所述第一连接座的一端设置有固定盘，所述固定盘另一端固定在风洞尾撑机构上，所述减速器垂直于所述连接电机的方向还设置有第二连接座，所述第二连接座与所述扭矩传感器连接，所述六分量测力天平一端连接所述第二连接座、另一端连接所述输出装置，所述输出装置的底部用于连接螺旋桨；所述输出装置的高度低于所述六分量测力天平和所述扭矩传感器的高度；在进行带动力试验模型试验时，螺旋桨或旋翼模型的下方气流无任何干扰，保证了所测量气动力的准确性。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的剖面图；
图3是本发明的示意图。
主要元素符号说明：1、电机；2、第一连接座；3、减速器；4、编码器；5、第二连接座；6、扭矩传感器；7、六分量测力天平；8、轴承座；9、驱动轴；10、活动爪；11、螺旋桨；31、固定盘；32、输出轴；81、固定座；91、模型接口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：请参阅图1至图3，本实施例的一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，包括电机1、减速器3、扭矩传感器6、六分量测力天平7和输出装置，减速器3一端通过第一连接座2与电机1连接，减速器3远离第一连接座2的一端设置有固定盘31，固定盘31另一端固定在风洞上，减速器3垂直于连接电机1的方向还设置有第二连接座5，第二连接座5与扭矩传感器6连接，六分量测力天平7一端连接第二连接座5、另一端连接输出装置，输出装置的底部用于连接螺旋桨11；输出装置的高度低于六分量测力天平7和扭矩传感器6的高度。在进行带动力试验模型试验时，螺旋桨11或旋翼模型的下方气流无任何干扰，保证了所测量气动力的准确性。
实施例2：本实施例的电机1、第一连接座2和减速器3分布在同一直线上，且直线与风洞的风向平行。本实施例的减速器3、扭矩传感器6、六分量测力天平7和输出装置分布在同一直线上，且直线与风洞的风向垂直。本实施例的减速器3包括与电机1连接的输入轴和与扭矩传感器6连接的输出轴32，减速器3远离第二连接座5的一端设置有编码器4，编码器4用于测量输出轴32的转速。本实施例的输出装置包括连接六分量测力天平7的轴承座8，轴承座8内设置有驱动轴9，驱动轴9通过轴承固定在轴承座8上，驱动轴9一端穿过六分量测力天平7连接扭矩传感器6、另一端设置有用于连接螺旋桨11的模型接口91。本实施例的扭矩传感器6与驱动轴9通过弹性联轴器连接。本实施例的轴承座8外设置有温度传感器，温度传感器用于检测风洞试验的环境温度。本实施例的输出装置还包括活动爪10，活动爪10一端固定在轴承座8外，另一端固定在驱动轴9上。本实施例的轴承座8靠近六分量测力天平7的一端设置有固定座81，固定座81与活动爪10通过螺栓连接。
为了能够在风洞试验中测量带动力试验模型各项参数，如试验模型六分量气动力、模型扭矩及模型转速的实时反馈，本发明设计了一种带动力试验模型传动系统垂直传动、试验模型倒立安装的风洞带动力试验装置。电机1沿风洞来流方向水平安装在第一连接座2上，通过减速器3将动力转换为垂直于来流方向并向下传输，该减速器3实现动力的换向、增扭以及降转速，减速器3输出轴32上端与编码器4连接，减速器3输出轴32下端与扭矩传感器6连接，扭矩传感器6下端与带动力试验的驱动轴9上端连接，驱动轴9安装在轴承座8中，轴承座8安装在六分量测力天平7的浮动框上，六分量测力天平7通过第二连接座5固定在减速器3上，在减速器3另一侧预留安装接口，安装接口与风洞尾撑机构连接。该布置方案以简单、高效的形式测量带动力试验模型的多项参数，可直接获得的多个测量参数，此外该布局形式的迎风面积较小，试验装置对试验模型的气动干扰小，有效保证了六分量气动力测量参数的精确度。
本实施例的尾撑式带动力试验装置采用倒置式布局方案，即动力、传动、测量系统位于带动力试验模型上方，六分量测力天平7倒置安装，与常规测力天平相比，该安装方式的升力相反。在进行带动力试验模型试验时，螺旋桨11或旋翼模型的下方气流无任何干扰，保证了所测量气动力的准确性。特别是进行带动力试验模型与其它试验模型间的气动干扰试验研究时，该布局方案能确保测量值为试验模型及试验模型间的气动干扰量，而无其它干扰，为准确获取带动力试验模型自身的气动力提供了有利条件；同时充分利用减速器3及传动系统的迎风面积，在不增加其迎风面积的基础上，将动力电机1水平布置，而尾撑装置同样在其迎风面积内，最大程度减小了整个试验装置的风阻，提高了试验台的稳定性、减小了测量天平的气动干扰；
传动系统中六分量测力天平7及扭矩天平的布置方式，动力从减速器3输出后，首先和扭矩传感器6连接，然后将六分量测力天平7布置在带动力试验模型轴承座8与第二连接座5之间，该布置方式可以确保六分量测力天平7测量的为真实的试验模型六分量气动力，而无传动系统特别是扭矩传感器6及其弹性联轴器的受力变形带来了六分量测量值的干扰，该试验装置传动及测量系统的布置方式使得测力天平的测量值的真实、准确，而无其它干扰量；
本方案中减速器3的设计形式，即左输入轴，上、下输出轴32，右侧壳体支撑，其中输出轴32从减速器3壳体两侧伸出的结构形式，使得安装编码器4测量减速器3上端输出轴32转速即可实时获取带动力试验模型的实际转速，该方式具有结构简单、测量准确的特点；电机1安装在减速器3前方，减速器3后方与风洞试验段尾撑装置连接，该方式在结构上增强了尾撑式带动力试验装置的刚度，相对于电机1安装在减速器3后方，再通过电机1与尾撑连接的方式，该布局形式极大减弱了电机1自身振动对试验装置振动的激励。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，包括电机、减速器、扭矩传感器、六分量测力天平和输出装置，所述减速器一端通过第一连接座与所述电机连接，所述减速器远离所述第一连接座的一端设置有固定盘，所述固定盘另一端固定在风洞尾撑机构上，所述减速器垂直于连接电机的方向还设置有第二连接座，所述第二连接座与所述扭矩传感器连接，所述六分量测力天平一端连接所述第二连接座、另一端连接所述输出装置，所述输出装置的底部用于连接螺旋桨；所述输出装置的高度低于所述六分量测力天平和所述扭矩传感器的高度。
2.根据权利要求1所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述电机、第一连接座和减速器分布在同一直线上，且所述直线与风洞的纵向中心线平行。
3.根据权利要求2所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述减速器、扭矩传感器、六分量测力天平和输出装置分布在同一直线上，且所述直线与风洞的风向垂直。
4.根据权利要求1所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述减速器包括与所述电机连接的输入轴和与所述扭矩传感器连接的输出轴，所述减速器远离所述第二连接座的一端设置有编码器，所述编码器用于测量所述输出轴的转速。
5.根据权利要求1所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述输出装置包括连接所述六分量测力天平的轴承座，所述轴承座内设置有驱动轴，所述驱动轴通过轴承固定在所述轴承座上，所述驱动轴一端穿过所述六分量测力天平连接所述扭矩传感器、另一端设置有用于连接螺旋桨的模型接口。
6.根据权利要求5所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述扭矩传感器与所述驱动轴通过弹性联轴器连接。
7.根据权利要求5所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述轴承座外设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测风洞试验的环境温度。
8.根据权利要求5所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述输出装置还包括活动爪，所述活动爪一端固定在所述轴承座外，另一端固定在所述驱动轴上。
9.根据权利要求8所述的尾撑式直升机旋翼模型风洞试验装置，其特征在于，所述轴承座靠近所述六分量测力天平的一端设置有固定座，所述固定座与所述活动爪通过螺栓连接。
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