CN113092052A - 一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，包括框架、定板、动板组件、驱动机构和压紧机构；框架固定连接定板的表面，动板组件滑动安装在定板表面，动板组件以及定板表面均开设有对齐均匀布置的斜孔，动板组件通过与定板的错位位移调节斜孔的开闭比；驱动机构用于驱动动板组件平移；压紧机构使得动板组件与定板之间紧密贴合。本发明同步螺旋升降机驱动摆杆往复运动，使得原本定板与动板组件对齐的斜孔发生错位，从而调整壁板通气率，实现孔壁开闭比的连续可调，无需更换其它孔壁，经济实用，降低试验成本。本发明采用机电一体化设计，结构紧凑、操作简便、免去了壁板吊装更换的问题，提高了试验效率。

Description

一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置

技术领域

本发明涉及空气动力学风洞试验领域，具体来说，涉及一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置。

背景技术

当今飞行器的研制与发展仍然离不开准确的风洞试验数据。由于高速风洞试验段尺寸的限制，洞壁干扰是影响试验数据准确性的重要因素，特别是在跨声速模型试验时，洞壁干扰更加突出，跨声速风洞洞壁干扰是实验空气动力学中众所周知的难题之一，其困难主要在于在跨声速范围内，流动比较复杂。

风洞洞壁干扰一直是影响风洞试验数据准确性的重要问题，对各种模型攻角下静态气动力受洞壁干扰影响有不少研究，并建立了工程修正方法。对于跨声速风洞，运行参数确定后，核心流均匀性主要取决于试验段壁板开孔率、引射缝、扩开角等结构参数，影响变量多、调试难度大。摸清各参数对流场品质的影响规律，不仅可以提高风动调试运行的质量效率，而且对试验段壁板设计也具有一定的指导作用。

核心流均匀性随孔壁状态变化十分明显，跨声速范围内，过膨胀加速区必然导致膨胀波的产生，必须通过仔细调整过渡区和模型区的开孔分布，降低壁板反射波强度，改善壁板消波特性，进而提高核心流均匀性。

由此可见，试验段通气壁是影响跨声速风洞试验段气流品质和洞壁干扰的关键因素，风洞跨声速试验段拟配置两种型式的试验段壁板，即开槽壁壁板和开孔壁壁板，对应试验段称为开槽壁试验段和开孔壁试验段。其中开孔壁试验段是国内习惯采用的一种跨声速试验段，对开孔壁试验段的气流加速特性、洞壁干扰特性、以及消波特性都做了大量的研究。

随着更复杂的飞行器气动布局的出现，对风洞试验中的洞壁干扰评估与修正的需求越来越迫切，因此，对开孔壁的研究是跨声速风洞洞壁干扰影响研究的关键之一。

由于风洞不同流速下的最优流场对应孔壁不同的开孔率，传统做法是更换不同开孔率的孔壁壁板，但该方法成本高、效率低，为了在试验过程中实现不同的开孔率下的流畅品质最优化，提高试验效率，迫切需要一种开闭比连续可调的孔壁装置。本发明针对该需求设计了一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，包括框架、定板、动板组件、驱动机构和压紧机构；

其中，所述框架固定连接定板的表面，所述框架内侧设置有若干组相互平行的且垂直固定连接在所述定板表面的隔板；

其中，所述动板组件滑动安装在定板表面，且动板组件位于相邻隔板之间；所述动板组件以及定板表面均开设有对齐均匀布置的斜孔，所述动板组件通过与定板的错位位移调节斜孔的开闭比；

所述驱动机构安装在隔板上部，用于驱动动板组件平移；所述压紧机构固定安装在隔板的侧面，用于压紧动板组件，并使得动板组件与定板之间紧密贴合。

进一步地，所述动板组件沿水平方向和竖直方向分别设置若干个子模块，每个子模块均具备开闭比独立调节能力，每个相邻子模块端部之间通过凹凸平齿镶嵌连接，且相邻子模块的凹凸平齿之间预留有运动间隙，所述定板上的斜孔的孔轴线与定板表面呈30°夹角。

进一步地，所述子模块的上部表面两侧分别安装有固定导向机构和弹性导向机构，所述固定导向机构促使子模块平移时与隔板保持一定距离，所述弹性导向机构用于对子模块提供侧向压力，使子模块平移时不偏移。

进一步地，所述固定导向机构包括安装座III、轴承II、销轴II及开口销II，所述安装座III通过螺栓安装在子模块上，所述轴承II通过销轴II安装在安装座III上，所述销轴II的一端安装有开口销II；

所述弹性导向机构包括安装座II、轴承I、弹簧组件II、销轴I、支架以及开口销I，所述安装座II通过螺栓安装在子模块上，所述安装座II上开设导向孔，所述导向孔的一端安装有盖板，所述导向孔内安装有导向套，所述弹簧组件II安装在所述导向套中，所述支架固定连接在所述导向套的一端，所述轴承I通过销轴I安装在支架上，所述销轴I的一端插接有开口销I。

进一步地，所述子模块的两侧均设置有两组压紧机构，所述压紧机构包括安装座I、压紧轮架、压紧轮、摆动铰轴、弹簧组件I和预紧调节螺钉；所述安装座I固定安装在隔板的侧面上，所述安装座I上通过预紧调节螺钉安装有压紧轮架，所述压紧轮架上安装有摆动铰轴，所述压紧轮安装在压紧轮架上，所述弹簧组件I上套设有套筒，该套筒滑动安装在安装座I上，该套筒的一端与压紧轮架的一端抵触，所述压紧轮压紧在子模块的表面。

进一步地，所述驱动机构包括同步螺旋升降机以及由同步螺旋升降机驱动的总驱动轴，所述总驱动轴由驱动轴I、多个驱动轴II和驱动轴III通过联轴器同轴串联连接组成，所述同步螺旋升降机通过连接座I和连接座II横跨固定安装在隔板的两侧，所述同步螺旋升降机的输出端通过铰接头连接有连杆，所述连杆的一端固定套接在总驱动轴上，所述总驱动轴上通过销轴III和开口销III安装有摆杆，所述摆杆的下端通过耳片和销轴IV活动连接有连接块，所述连接块通过螺钉固定安装在所述动板组件上。

进一步地，所述联轴器由安装座IV、十字滑块以及挡块组成，所述安装座IV安装在驱动轴II的两端，所述安装座IV的内部固定连接有挡块，所述十字滑块的两端分别插接在相邻两个驱动轴II两端的安装座IV内，并被挡块限制旋转。

进一步地，所述子模块上开设有用于安装固定导向机构的螺纹孔I、用于与驱动机构上连接块连接的螺纹孔II以及用于安装弹性导向机构的螺纹孔III。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，通过驱动机构中的同步螺旋升降机驱动摆杆往复运动，摆杆带动连接块移动，连接块带动动板组件前后滑移，使得原本定板与动板组件对齐的斜孔发生错位，从而调整壁板通气率，实现孔壁开闭比的连续可调，无需根据试验条件的变化更换其它孔壁，经济实用，降低试验成本。

2、本发明提供的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，适应现实需要，采用机电一体化设计，结构紧凑、操作简便、免去了壁板吊装更换的问题、便于试验人员操作；且能够在试验过程中实现不同的开孔率流畅调节，提高了试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置结构示意图；

图2是根据本发明实施例的应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置俯视图；

图3是根据本发明实施例的动板组件的结构示意图；

图4是根据本发明实施例图3中的C区放大细节结构示意图；

图5是根据本发明实施例隔板的侧视结构示意图；

图6是根据本发明实施例图5中的B区放大细节结构示意图；

图7是根据本发明实施例压紧机构的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的弹性导向机构的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的固定导向机构的结构示意图；

图10是根据本发明实施例的驱动机构的结构示意图；

图11是根据本发明实施例图10中A-A剖面结构示意图。

图中：

1、框架；2、定板；3、动板组件；4、驱动机构；5、压紧机构；6、固定导向机构；7、弹性导向机构；8、弹簧组件I；9、预紧调节螺钉；10、安装座I；11、压紧轮架；12、摆动铰轴；13、压紧轮；14、安装座II；15、盖板；16、弹簧组件II；17、导向套；18、支架；19、销轴I；20、开口销I；21、轴承I；22、安装座III；23、轴承II；24、开口销II；25、销轴II；26、驱动轴I；27、摆杆；28、驱动轴II；29、安装座IV；30、十字滑块；31、挡块；32、连接座I；33、连杆；34、连接座II；35、同步螺旋升降机；36、驱动轴III；37、铰接头；38、开口销III；39、销轴III；40、耳片；41、销轴IV；42、连接块；

201、斜孔；301、子模块；302、凹凸平齿；303、运动间隙；304、螺纹孔I；305、螺纹孔II；306、螺纹孔III。

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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据本发明的实施例，

请参阅图1-11，一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，包括框架1、定板2、动板组件3、驱动机构4和压紧机构5；

其中，框架1固定连接定板2的表面，框架1内侧设置有若干组相互平行的且垂直固定连接在定板2表面的隔板；

其中，动板组件3滑动安装在定板2表面，且动板组件3位于相邻隔板之间；动板组件3以及定板2表面均开设有对齐均匀布置的斜孔201，动板组件3通过与定板2的错位位移调节斜孔201的开闭比，实施时，定板2设置为一整块矩形孔板。

驱动机构4安装在隔板上部，用于驱动动板组件3平移；压紧机构5固定安装在隔板的侧面，用于压紧动板组件3，并使得动板组件3与定板2之间紧密贴合。

如图3和图4中所示，动板组件3沿水平方向和竖直方向分别设置若干个子模块301，每个子模块301均具备开闭比独立调节能力，每个相邻子模块301端部之间通过凹凸平齿302镶嵌连接，且相邻子模块301的凹凸平齿302之间预留有运动间隙303，定板2上的斜孔201的孔轴线与定板2表面呈30°夹角。在实施时，动板组件3沿水平方向分为八个子模块301，沿竖直方向分为七个子模块301，子模块301总共设置为56个。斜孔201的直径设置为36mm。

如图2所示，子模块301的上部表面两侧分别安装有固定导向机构6和弹性导向机构7，固定导向机构6促使子模块301平移时与隔板保持一定距离，弹性导向机构7用于对子模块301提供侧向压力，使子模块301平移时不偏移。

如图9中所示，固定导向机构6包括安装座III 22、轴承II 23、销轴II 25及开口销II 24，安装座III 22通过螺栓安装在子模块301上，轴承II 23通过销轴II 25安装在安装座III 22上，销轴II 25的一端安装有开口销II 24。

如图8中所示，弹性导向机构7包括安装座II 14、轴承I 21、弹簧组件II 16、销轴I19、支架18以及开口销I 20，安装座II 14通过螺栓安装在子模块301上，安装座II 14上开设导向孔，导向孔的一端安装有盖板15，导向孔内安装有导向套17，弹簧组件II 16安装在导向套17中，支架18固定连接在导向套17的一端，轴承I 21通过销轴I19安装在支架18上，销轴I19的一端插接有开口销I 20。

如图1和图7中所示，子模块301的两侧均设置有两组压紧机构5，压紧机构5包括安装座I10、压紧轮架11、压紧轮13、摆动铰轴12、弹簧组件I 8和预紧调节螺钉9；安装座I10固定安装在隔板的侧面上，安装座I10上通过预紧调节螺钉9安装有压紧轮架11，压紧轮架11上安装有摆动铰轴12，压紧轮13安装在压紧轮架11上，弹簧组件I 8上套设有套筒，该套筒滑动安装在安装座I10上，该套筒的一端与压紧轮架11的一端抵触，压紧轮13压紧在子模块301的表面。

如图10和图11所示，驱动机构4包括同步螺旋升降机35以及由同步螺旋升降机35驱动的总驱动轴，总驱动轴由驱动轴I 26、多个驱动轴II 28和驱动轴III 36通过联轴器同轴串联连接组成，同步螺旋升降机35通过连接座I 32和连接座II 34横跨固定安装在隔板的两侧，同步螺旋升降机35的输出端通过铰接头37连接有连杆33，连杆33的一端固定套接在总驱动轴上，总驱动轴上通过销轴III 39和开口销III 38安装有摆杆27，摆杆27的下端通过耳片40和销轴IV 41活动连接有连接块42，连接块42通过螺钉固定安装在动板组件3上，耳片40设置为曲柄耳片。

如图10所示，联轴器由安装座IV 29、十字滑块30以及挡块31组成，安装座IV 29安装在驱动轴II 28的两端，安装座IV 29的内部固定连接有挡块31，十字滑块30的两端分别插接在相邻两个驱动轴II 28两端的安装座IV 29内，并被挡块31限制旋转。

如图4所示，子模块301上开设有用于安装固定导向机构6的螺纹孔I 304、用于与驱动机构4上连接块42连接的螺纹孔II 305以及用于安装弹性导向机构7的螺纹孔III306。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，

本发明提供的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，通过驱动机构4中的同步螺旋升降机35驱动摆杆27往复运动，摆杆27带动连接块42移动，连接块42带动动板组件3前后滑移，使得原本定板2与动板组件3对齐的斜孔201发生错位，从而调整壁板通气率，实现孔壁开闭比的连续可调，无需根据试验条件的变化更换其它孔壁，经济实用，降低试验成本。

本发明提供的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，适应现实需要，采用机电一体化设计，结构紧凑、操作简便、免去了壁板吊装更换的问题、便于试验人员操作；且能够在试验过程中实现不同的开孔率流畅调节，提高了试验效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于：包括框架(1)、定板(2)、动板组件(3)、驱动机构(4)和压紧机构(5)；

其中，所述框架(1)固定连接定板(2)的表面，所述框架(1)内侧设置有若干组相互平行的且垂直固定连接在所述定板(2)表面的隔板；

其中，所述动板组件(3)滑动安装在定板(2)表面，且动板组件(3)位于相邻隔板之间；所述动板组件(3)以及定板(2)表面均开设有对齐均匀布置的斜孔(201)，所述动板组件(3)通过与定板(2)的错位位移调节斜孔(201)的开闭比；

所述驱动机构(4)安装在隔板上部，用于驱动动板组件(3)平移；所述压紧机构(5)固定安装在隔板的侧面，用于压紧动板组件(3)，并使得动板组件(3)与定板(2)之间紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于，所述动板组件(3)沿水平方向和竖直方向分别设置若干个子模块(301)，每个子模块(301)均具备开闭比独立调节能力，每个相邻子模块(301)端部之间通过凹凸平齿(302)镶嵌连接，且相邻子模块(301)的凹凸平齿(302)之间预留有运动间隙(303)，所述定板(2)上的斜孔(201)的孔轴线与定板(2)表面呈30°夹角。

3.根据权利要求2所述的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于，所述子模块(301)的上部表面两侧分别安装有固定导向机构(6)和弹性导向机构(7)，所述固定导向机构(6)促使子模块(301)平移时与隔板保持一定距离，所述弹性导向机构(7)用于对子模块(301)提供侧向压力，使子模块(301)平移时不偏移。

4.根据权利要求3所述的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于，所述固定导向机构(6)包括安装座III(22)、轴承II(23)、销轴II(25)及开口销II(24)，所述安装座III(22)通过螺栓安装在子模块(301)上，所述轴承II(23)通过销轴II(25)安装在安装座III(22)上，所述销轴II(25)的一端安装有开口销II(24)；

所述弹性导向机构(7)包括安装座II(14)、轴承I(21)、弹簧组件II(16)、销轴I(19)、支架(18)以及开口销I(20)，所述安装座II(14)通过螺栓安装在子模块(301)上，所述安装座II(14)上开设导向孔，所述导向孔的一端安装有盖板(15)，所述导向孔内安装有导向套(17)，所述弹簧组件II(16)安装在所述导向套(17)中，所述支架(18)固定连接在所述导向套(17)的一端，所述轴承I(21)通过销轴I(19)安装在支架(18)上，所述销轴I(19)的一端插接有开口销I(20)。

5.根据权利要求2所述的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于，所述子模块(301)的两侧均设置有两组压紧机构(5)，所述压紧机构(5)包括安装座I(10)、压紧轮架(11)、压紧轮(13)、摆动铰轴(12)、弹簧组件I(8)和预紧调节螺钉(9)；

所述安装座I(10)固定安装在隔板的侧面上，所述安装座I(10)上通过预紧调节螺钉(9)安装有压紧轮架(11)，所述压紧轮架(11)上安装有摆动铰轴(12)，所述压紧轮(13)安装在压紧轮架(11)上，所述弹簧组件I(8)上套设有套筒，该套筒滑动安装在安装座I(10)上，该套筒的一端与压紧轮架(11)的一端抵触，所述压紧轮(13)压紧在子模块(301)的表面。

6.根据权利要求2所述的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于，所述驱动机构(4)包括同步螺旋升降机(35)以及由同步螺旋升降机(35)驱动的总驱动轴，所述总驱动轴由驱动轴I(26)、多个驱动轴II(28)和驱动轴III(36)通过联轴器同轴串联连接组成，所述同步螺旋升降机(35)通过连接座I(32)和连接座II(34)横跨固定安装在隔板的两侧，所述同步螺旋升降机(35)的输出端通过铰接头(37)连接有连杆(33)，所述连杆(33)的一端固定套接在总驱动轴上，所述总驱动轴上通过销轴III(39)和开口销III(38)安装有摆杆(27)，所述摆杆(27)的下端通过耳片(40)和销轴IV(41)活动连接有连接块(42)，所述连接块(42)通过螺钉固定安装在所述动板组件(3)上。

7.根据权利要求6所述的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于，所述联轴器由安装座IV(29)、十字滑块(30)以及挡块(31)组成，所述安装座IV(29)安装在驱动轴II(28)的两端，所述安装座IV(29)的内部固定连接有挡块(31)，所述十字滑块(30)的两端分别插接在相邻两个驱动轴II(28)两端的安装座IV(29)内，并被挡块(31)限制旋转。

8.根据权利要求7所述的一种应用于跨声速风洞试验段的孔壁开闭比连续可调装置，其特征在于，所述子模块(301)上开设有用于安装固定导向机构(6)的螺纹孔I(304)、用于与驱动机构(4)上连接块(42)连接的螺纹孔II(305)以及用于安装弹性导向机构(7)的螺纹孔III(306)。

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