CN113916489A - 一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置，包括多条钢索和结构挂架，在机身前部上、下端锚点分别通过前端上、下钢索与风洞上、下壁锚点连接，在机身上端锚点通过两根竖直钢索与风洞上壁的挂架连接，机身后部两侧锚点分别通过两根后部侧钢索与风洞两侧壁上配重连接，左侧后部侧钢索和右侧后部侧钢索与水平面平行。本发明解决了现有的风洞颤振及阵风试验全模支撑装置无法实现释放模型偏航、侧移、沉浮、滚转与俯仰五个刚体自由度的问题，具有结构简单，安全、可靠的优点。

Description

一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置
技术领域
本发明涉及一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置。
背景技术
对于气动弹性试验，如颤振、阵风及抖振试验等，通常需要采用全模型进行试验。弹性全模型试验时，全模型支撑技术是气弹试验的关键技术之一。气动弹性全模型支撑技术，一方面要考虑减小支撑系统对试验结果的影响，尽量能够模拟真实飞机的自由飞行状态，另一方面还要能够确保模型和风洞的安全，不能发生刚体运动发散，既要是模型能在试验段中“飞”起来，还要飞得“稳”。
在气动弹性全模试验中，要求模拟真实飞行器的自由飞行状态，进而为模型提供更多的自由度(偏航、侧移、沉浮、滚转与俯仰)。例如，某型颤振形式可能是弯曲与扭转模态耦合而引起，某些阵风形式可能是由刚体运动模态和结构弹性模态耦合而引起，像这样的颤振和阵风形式动力学特性会受支撑系统的约束载荷影响，使得试验结果产生严重偏差。然而如果要求支撑系统允许模型任意自由刚体运动，设计得到的支撑系统又很难保证模型和风洞的安全。实际上，一味考虑满足自由飞行状态得到的支撑系统，很可能导致模型出现了剧烈运动/振动，而无法完成试验。此外，在气动弹性试验中，还要保证支撑/模型系统不出现严重的不稳定现象，必须在试验前进行系统不稳定性分析，并采取必要的安全措施以防止由于系统不稳定可能带来的损害。因此，气弹全模型风洞试验中要考虑模型的偏航、侧移、沉浮、滚转与俯仰五个方向刚体自由度，还需要充分考虑模型和风洞的安全性，需要设计安全、可靠的模型五个刚体自由度模型支撑装置。
发明内容
基于以上不足之处，本发明的目的提供一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置，解决了现有的风洞颤振及阵风试验全模支撑装置无法实现释放模型偏航、侧移、沉浮、滚转与俯仰五个刚体自由度的问题。
本发明主要通过下述技术方案得以实现：一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置，包括多条钢索和结构挂架，在机身内部安装有结构挂架，在结构挂架上相对于机身的各对应位置上设置有锚点，在机身前部上端锚点通过前端上钢索与风洞上壁锚点连接，机身前部下端锚点通过前端下钢索与风洞下壁锚点连接，在机身前部上端锚点通过第一竖直钢索与风洞上壁的挂架连接，在机身后部上端锚点通过第二竖直钢索也与风洞上壁的挂架连接，第一竖直钢索与第二竖直钢索互相平行，左侧后部侧钢索的一端与机身后部左侧锚点连接，左侧后部侧钢索的另外一端绕过安装在风洞左侧壁上的左滑轮组与左侧配重固定连接，右侧后部侧钢索的一端与机身后部右侧锚点连接，右侧后部侧钢索的另外一端绕过安装在风洞右侧壁上的右滑轮组与右侧配重固定连接；左侧后部侧钢索和右侧后部侧钢索与水平面平行。
进一步，所述的风洞上壁和下壁固定锚点位于机身前方，且上下位置互相对应。
进一步，所述的第一竖直钢索或第二竖直钢索与风洞上壁挂架之间连接有弹簧。
本发明的有益效果及优点：本发明在颤振试验中避免了模型一阶频率与模型支撑装置固有频率耦合的问题，在阵风试验中避免了阵风发生器运动频率、模型振动频率与支撑装置固有频率的耦合问题；减小了阵风试验中模型支撑装置阻塞度大、强度弱、模型防护措施不当等问题。具有结构简单，安全、可靠的优点。
附图说明：
图1为本发明模型支撑装置的模型试验时的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为实施例1的俯视图(模型未包含机翼和水平尾翼)。
具体实施方式：
面结合附图举例详细说明本发明的具体实施方式：
实施例1
如图1-3所示，一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置，包括多条钢索和结构挂架，在机身15内部安装有结构挂架，在结构挂架上相对于机身的各对应位置上设置有锚点，在机身前部上端锚点9通过前端上钢索4与风洞上壁锚点2连接，机身前部下端锚点10通过前端下钢索8与风洞下壁锚点6连接，在机身前部上端锚点9通过第一竖直钢索3与风洞上壁1的挂架14连接，在机身后部上端锚点7通过第二竖直钢索16也与风洞上壁1的挂架14连接，第一竖直钢索3与第二竖直钢索16互相平行，左侧后部侧钢索12的一端与机身后部左侧锚点11连接，左侧后部侧钢索12的另外一端绕过安装在风洞左侧壁上的左滑轮组13与左侧配重5固定连接，右侧后部侧钢索17的一端与机身后部右侧锚点20连接，右侧后部侧钢索17的另外一端绕过安装在风洞右侧壁上的右滑轮组18与右侧配重19固定连接；左侧后部侧钢12索和右侧后部侧钢索17与水平面平行。风洞上壁和下壁固定锚点位于机身前方，且上下位置互相对应。第一竖直钢索或第二竖直钢索与风洞上壁挂架之间连接有弹簧。2根竖直钢索正常情况下是松弛的，可以制止模型发生失稳，以保证模型和风洞的安全。
本实施例采用2根竖直钢索将模型提升到试验所需的高度，再利用左、右侧后部侧钢索将模型固定在风洞侧壁板上，最后通过调节前端上、下钢索的长度和配重来调整模型的前后位置平衡，达到试验所需的状态，保证了装置的强度满足试验需求，采用竖直钢索加弹簧的方式解决了模型和风洞防护问题。
本支撑装置的前端上、下钢索和左、右侧后部侧钢索只是将模型“悬浮”在风洞中，可通过调整前端上、下钢索的张角及左、右侧后部侧钢索的张角来调整模型的位置和全部钢索的刚度，确保全部钢索的固有频率不高于被支撑模型一阶模态频率的1/3。由于支撑装置的频率可调节，在颤振试验中避免了模型一阶频率与模型支撑装置固有频率耦合的问题，在阵风试验中避免了阵风发生器运动频率、模型振动频率与支撑装置固有频率的耦合问题；减小了阵风试验中模型支撑装置阻塞度大、强度弱、模型防护措施不当等问题。

Claims (3)

1.一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置，包括多条钢索和结构挂架，在机身内部安装有结构挂架，在结构挂架上相对于机身的各对应位置上设置有锚点，其特征在于：在机身前部上端锚点通过前端上钢索与风洞上壁锚点连接，机身前部下端锚点通过前端下钢索与风洞下壁锚点连接，在机身前部上端锚点通过第一竖直钢索与风洞上壁的挂架连接，在机身后部上端锚点通过第二竖直钢索也与风洞上壁的挂架连接，第一竖直钢索与第二竖直钢索互相平行，左侧后部侧钢索的一端与机身后部左侧锚点连接，左侧后部侧钢索的另外一端绕过安装在风洞左侧壁上的左滑轮组与左侧配重固定连接，右侧后部侧钢索的一端与机身后部右侧锚点连接，右侧后部侧钢索的另外一端绕过安装在风洞右侧壁上的右滑轮组与右侧配重固定连接；左侧后部侧钢索和右侧后部侧钢索与水平面平行。
2.根据权利要求1所述的一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置，其特征在于，所述的风洞上壁和下壁固定锚点位于机身前方，且上下位置互相对应。
3.根据权利要求1或2所述的一种释放风洞试验模型五个刚体自由度的模型支撑装置，其特征在于，其特征在于：所述的第一竖直钢索或第二竖直钢索与风洞上壁挂架之间连接有弹簧。
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