CN113340557A - 一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其包括水洞框架，水洞框架内竖直设置有两块隔板，两块隔板之间活动设置有模型转轴，模型转轴上固定设置有流态观测翼段，流态观测翼段上均设置有多个与染色液注入系统连通的染色液孔；流态观测翼段的上表面设置有多排与抽吸装置连通的抽吸孔；水洞框架上设置有用于调节流态观测翼段迎角的角度调节装置；本方案中的染色液孔，用于释放染色液，便于试验人员可以直观观察流态观测翼段的表面流态；多排抽吸孔可以实现每排抽吸孔的抽吸流量独立控制；角度调节装置可以控制流态观测翼段的迎角的变化，可以实现在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验。

Description

一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置
技术领域
本发明涉及水洞试验技术领域，特别是涉及一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置。
背景技术
飞行器在飞行过程中，机翼在低雷诺数条件下会出现气动特性恶化的现象，在小迎角范围出现升力系数非线性变化，中到大迎角出现滞回现象，飞行器升阻比明显降低，稳定性和操纵性恶化。大量研究表明，以上现象与机翼在低雷诺数下出现的层流分离泡密不可分。抽吸流动控制是抑制机翼表面层流分离的一种重要手段。在机翼表面固定区域内开孔，通过抽吸作用吸除边界层内部分低能流体，增加流向动量，从而抵抗逆压梯度，抑制层流分离泡。
水洞流态观测试验是为机翼设计提供空气动力学特性数据的重要手段，但是，对于机翼抽吸流动控制，目前还没有成熟可靠的水洞流态观测试验装置。在机翼抽吸流动控制研究中，需要观测机翼在不同迎角条件下，不同弦向位置的抽吸孔以不同流量抽吸时的机翼表面流态，因此，需要设计一套模型迎角可调节，抽吸孔弦向位置可改变，抽吸流量可调节的机翼抽吸流动控制水洞试验系统。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，解决了现有技术中没有成熟可靠的水洞流态观测试验装置，无法满足在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
提供了一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其包括水洞框架，水洞框架内竖直设置有两块隔板，两块隔板之间设置有模型转轴，模型转轴的两端分别与两块隔板活动连接，模型转轴上固定设置有呈中空结构的流态观测翼段，流态观测翼段的上下表面上均设置有多个与染色液注入系统连通的染色液孔，染色液注入系统设置于水洞框架外部；流态观测翼段的上表面设置有多排与抽吸装置连通的抽吸孔；水洞框架上设置有用于调节流态观测翼段迎角的角度调节装置。
在流态观测翼段上下表面布置染色液孔，染色液孔通过软管和染色液注入系统相连，用于释放染色液，便于试验人员可以直观观察流态观测翼段的机翼表面流态；多排抽吸孔的设置，可以实现抽取机翼表面的低能流体，增加流向动量，从而抵抗逆压梯度，抑制层流分离泡；角度调节装置可以改变流态观测翼段的迎角，实现在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验。
进一步地，流态观测翼段的两侧端面均设置有一个与模型转轴固定连接的维形翼段，利用维形翼段隔离水洞框架和隔板附面层对流态观测翼段的影响，提高观测的准确性。
进一步地，两块隔板的外侧端面与水洞框架两侧设置有一段距离，用于隔离水洞框架的附面层，减少附面层对流态观测翼段影响，提高观测的准确性。
进一步地，作为实现对流态观测翼段表面的流体不同抽吸流量的一种具体结构，流态观测翼段的内部设置有与多排抽吸孔连通的集水腔，集水腔内设置有多个相互独立的抽吸槽，每个抽吸槽与一排抽吸孔连通，每个抽吸槽上连通有一根带有节流阀的抽吸管，多根抽吸管的自由端口位于水洞框架外。
进一步地，多根抽吸管的自由端口的竖直高度低于多排抽吸孔的竖直高度。可以通过虹吸原理实现抽吸，不需要其他动力元件实现流态观测翼段表面的抽吸，结构简单，成本低，适用于实验室试验。
进一步地，角度调节装置包括设置在水洞框架顶部的两个安装座，两个安装座之间设置有一段间距，两个安装座之间设置有一根旋转丝杠和一条滑轨，旋转丝杠上螺纹连接有一个与滑轨活动连的滑块，滑块上活动连接有一根连杆；模型转轴上固定连接有一个曲柄，连杆的自由端与曲柄偏心端部活动连接。
进一步地，旋转丝杠的一端位于安装座的外侧，且位于安装座外侧的旋转丝杠端部设置有一个丝杠转盘。
本发明的有益效果为：本方案中的染色液孔，用于释放染色液，便于试验人员可以直观观察流态观测翼段的表面流态；多排抽吸孔的设置，可以实现每排抽吸孔的抽吸流量独立控制；角度调节装置可以控制流态观测翼段的迎角的变化，机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置可以实现在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验。
附图说明
图1为一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置的结构示意图。
图2为一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置的内部结构示意图。
图3为角度调节装置的连接结构示意图。
图4为机翼抽吸流动控制系统的结构示意图。
其中，1、流态观测翼段；2、维形翼段；3、模型转轴；4、旋转丝杠；5、滑块；6、隔板；7、抽吸孔；8、染色液孔；9、集水腔；10、抽吸管；11、连杆；12、曲柄；13、丝杠转盘；14、节流阀；15、抽吸槽；16、安装座；17、滑轨；18、水洞框架。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1～4所示，本发明提供了一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其包括水洞框架18，水洞框架18内竖直设置有两块隔板6，两块隔板6的外侧端面与水洞框架18两侧设置有一段距离，用于隔离水洞框架18的附面层，减少附面层对流态观测翼段1影响，提高观测的准确性。
两块隔板6之间设置有模型转轴3，模型转轴3的两端分别与两块隔板6活动连接，模型转轴3上固定设置有呈中空结构的流态观测翼段1，流态观测翼段1的两侧端面均设置有一个与模型转轴3固定连接的维形翼段2，利用维形翼段2隔离水洞框架18和隔板6附面层对流态观测翼段1的影响，提高观测的准确性。
流态观测翼段1的上下表面上均设置有多个与染色液注入系统连通的染色液孔8，染色液注入系统设置于水洞框架18外部；流态观测翼段1的上表面设置有多排与抽吸装置连通的抽吸孔7；水洞框架18上设置有用于调节流态观测翼段1迎角的角度调节装置。
作为角度调节装置的一种具体的结构，角度调节装置包括设置在水洞框架18顶部的两个安装座16，两个安装座16之间设置有一段间距，两个安装座16之间设置有一根旋转丝杠4和一条滑轨17，旋转丝杠4上螺纹连接有一个与滑轨17活动连的滑块5，滑块5上活动连接有一根连杆11；模型转轴3上固定连接有一个曲柄12，连杆11的自由端与曲柄12偏心端部活动连接。
为了方便转动旋转丝杠4，旋转丝杠4的一端位于安装座16的外侧，且位于安装座16外侧的旋转丝杠4端部设置有一个丝杠转盘13。
在需要对流态观测翼段1的迎角改变时，通过转动丝杠转盘13转动旋转丝杠4，旋转丝杠4带动滑块5在滑轨17上滑动，使得滑块5前后移动，模型转轴3上安装有曲柄12，曲柄12与连杆11铰接，连杆11与移动的滑块5铰接，滑块5的前后移动可通过曲柄12和连杆11带动模型转轴3转动，实现模型迎角变化。
作为实现对流态观测翼段1表面的流体不同抽吸流量的一种具体结构，流态观测翼段1的内部设置有与多排抽吸孔7连通的集水腔9，集水腔9内设置有多个相互独立的抽吸槽15，每个抽吸槽15与一排抽吸孔7连通，每个抽吸槽15上连通有一根带有节流阀14的抽吸管10，多根抽吸管10的自由端口位于水洞框架18外。
多根抽吸管10的自由端口的竖直高度低于多排抽吸孔7的竖直高度。可以通过虹吸原理实现抽吸，不需要其他动力元件实现流态观测翼段1表面的抽吸，结构简单，成本低，适用于实验室试验。
本观测试验装置的工作过程为：首先，将整个装置防止在水洞框架18内，通过调整角度调节装置中的滑块5位置，改变并确定当前维形翼段2以及流态观测翼段1的迎角，然后，通过染色液孔8，在流态观测翼段1的上下表面释放染色液，便于测试人员直观了解流态观测翼段1的机翼表面流态；打开抽吸管10上的节流阀14，在虹吸原理的作用下，机翼表面的流体进入抽吸孔7内，并经过抽吸管10排出，且抽吸管10上的节流阀14是独立设置的，可以实现抽吸孔7的抽吸流量独立控制，便于观测流态观测翼段1在不同迎角条件下，不同弦向位置的抽吸孔7以不同流量抽吸时的机翼表面流态。
综上所述，本方案中的染色液孔8，用于释放染色液，便于试验人员可以直观观察流态观测翼段1的表面流态；多排抽吸孔7的设置，可以实现每排抽吸孔7的抽吸流量独立控制；角度调节装置可以控制流态观测翼段1的迎角的变化，机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置可以实现在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验。

Claims (7)

1.一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其特征在于，包括水洞框架(18)，水洞框架(18)内竖直设置有两块隔板(6)，两块所述隔板(6)之间设置有模型转轴(3)，所述模型转轴(3)的两端分别与两块隔板(6)活动连接，模型转轴(3)上固定设置有呈中空结构的流态观测翼段(1)，所述流态观测翼段(1)的上下表面上均设置有多个与染色液注入系统连通的染色液孔(8)，染色液注入系统设置于水洞框架(18)外部；流态观测翼段(1)的上表面设置有多排与抽吸装置连通的抽吸孔(7)；水洞框架(18)上设置有用于调节流态观测翼段(1)迎角的角度调节装置。
2.根据权利要求1所述的一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其特征在于，所述流态观测翼段(1)的两侧端面均设置有一个与所述模型转轴(3)固定连接的维形翼段(2)。
3.根据权利要求1所述的一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其特征在于，两块所述隔板(6)的外侧端面与水洞框架(18)两侧设置有一段距离。
4.根据权利要求1所述的一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其特征在于，所述流态观测翼段(1)的内部设置有与多排所述抽吸孔(7)连通的集水腔(9)，所述集水腔(9)内设置有多个相互独立的抽吸槽(15)，每个所述抽吸槽(15)与一排抽吸孔(7)连通，每个抽吸槽(15)上连通有一根带有节流阀(14)的抽吸管(10)，多根所述抽吸管(10)的自由端口位于水洞框架(18)外。
5.根据权利要求4所述的一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其特征在于，多根所述抽吸管(10)的自由端口的竖直高度低于多排所述抽吸孔(7)的竖直高度。
6.根据权利要求2所述的一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其特征在于，角度调节装置包括设置在水洞框架(18)顶部的两个安装座(16)，两个所述安装座(16)之间设置有一段间距，两个安装座(16)之间设置有一根旋转丝杠(4)和一条滑轨(17)，所述旋转丝杠(4)上螺纹连接有一个与所述滑轨(17)活动连的滑块(5)，所述滑块(5)上活动连接有一根连杆(11)；所述模型转轴(3)上固定连接有一个曲柄(12)，所述连杆(11)的自由端与所述曲柄(12)偏心端部活动连接。
7.根据权利要求6所述的一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其特征在于，所述旋转丝杠(4)的一端位于所述安装座(16)的外侧，且位于安装座(16)外侧的旋转丝杠(4)端部设置有一个丝杠转盘(13)。
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