CN115235726A - 一种风洞试验模型支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于风洞试验技术领域，公开了一种风洞试验模型支撑装置。试验模型通过尾部支杆和迎角机构连接耳片安装在迎角机构上，试验模型与腹部支杆之间通过旋转铰链轴连接，能够相对转动，腹部支杆通过腹部支杆底座安装在迎角机构基座上；旋转铰链轴的轴线与迎角机构旋心重合，通过迎角机构在竖直平面内的旋转改变试验模型的迎角，通过迎角机构基座在水平面内的旋转改变试验模型的侧滑角。该风洞试验模型支撑装置为全模测压试验、部件测压试验、部件测力试验和部件颤振试验等项目提供了一种新型试验模型支撑方案，提高了整个支撑系统的结构强度，解决了试验模型的抖动问题，增强了试验模型迎角范围调整的便捷性，拓展了试验模型迎角的运行包线。

Description

一种风洞试验模型支撑装置

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种风洞试验模型支撑装置。

背景技术

风洞试验是获取飞行器气动特性最主要、最可靠的技术手段。为获取飞行器气动特性等相关参数，必须通过支撑系统将试验模型支撑在风洞试验段中，并通过风洞试验段气流速度以及试验模型姿态角的变化，模拟飞行器在真实大气飞行中的气动载荷及相关特性。

风洞试验模型的支撑方式主要有尾部支撑、腹部支撑、背部支撑和张线支撑等，目前，最常用的是尾部支撑和腹部支撑两种形式，背部支撑和腹部支撑相似，只是连接位置在试验模型的背部。尾部支撑通过尾部支杆将试验模型直接安装在风洞的迎角机构上，或者通过尾部支杆将试验模型先安装在双转轴上，再将双转轴安装在迎角机构上；尾部支撑通过迎角机构实现试验模型迎角的变化，通过双转轴实现试验模型侧滑角的预偏。腹部支撑通过腹部连接将试验模型安装在腹部支杆（或耳片）上，再将腹部支杆安装在迎角机构上；腹部支撑通过迎角机构实现试验模型迎角的变化，通过腹部支杆的预偏实现试验模型侧滑角的预偏。

在风洞试验中，由于气流脉动及试验模型表面的非定常流动，试验模型会出现一定的抖动。试验模型的抖动与气流脉动、试验模型表面非定常流动和支撑系统等关系密切；由于气流脉动和试验模型非定常流动不可避免，减小模型抖动的关键在于提高支撑系统的结构强度。目前，在风洞试验支撑系统中安装减震系统是减小试验模型抖动的一种措施，主要适用于与尾部支撑相关的试验类型，但这种措施只能减缓模型抖动情况的发生；目前，还没有成熟的方法从根本上完全解决模型的抖动问题。随着细长体导弹以及大展弦比客机和运输机等飞行器研制的发展，试验模型的支撑设计难度越来越大；由于这些飞行器经过一定缩比后的弹身/机身长细比较大，试验时，试验模型容易发生抖动，导致无法获取其飞行包线相关数据；由于发生抖动，试验模型姿态角以及相关气动数据测量存在一定的误差。

不同类型的风洞试验，所模拟的科目内容也不同。在一些特殊风洞试验中，可以采取多种支撑相结合的方法，解决风洞吹风过程试验模型抖动的问题，提高风洞试验的能力和水平。

当前，亟需发展一种多种支撑相结合的风洞试验模型支撑装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种风洞试验模型支撑装置。

本发明的风洞试验模型支撑装置，其特点是，所述的风洞试验模型支撑装置包括旋转铰链轴、试验模型、尾部支杆、迎角机构连接耳片、腹部支杆、腹部支杆底座、迎角机构和迎角机构基座；

试验模型的尾部连接尾部支杆，尾部支杆插入迎角机构连接耳片内、与尾部支杆相匹配的中心空腔中，迎角机构连接耳片固定在迎角机构上；试验模型的腹部通过旋转铰链轴连接腹部支杆，腹部支杆通过腹部支杆底座安装在迎角机构基座上；

旋转铰链轴的轴线与迎角机构的旋心重合，通过迎角机构在竖直平面内的旋转改变试验模型的迎角，通过迎角机构基座在水平面内的旋转改变试验模型的侧滑角。

进一步地，所述的试验模型的腹部设置有圆孔Ⅰ，圆孔Ⅰ为通孔，腹腔内的结构件与旋转铰链轴的上段连接，圆孔Ⅰ与旋转铰链轴之间间隙配合；腹部支杆的顶端开有圆孔Ⅱ，圆孔Ⅱ为盲孔，旋转铰链轴的下段伸入圆孔Ⅱ并固定，圆孔Ⅱ与旋转铰链轴之间间隙配合。

进一步地，所述的迎角机构连接耳片设置有预偏迎角。

进一步地，所述的腹部支杆的下端为法兰盘；腹部支杆底座为平板，腹部支杆底座的上表面设置有与腹部支杆的法兰盘相匹配的圆形凹槽，法兰盘装卡在圆形凹槽内，并通过沿法兰盘周向均匀分布的螺栓固定在腹部支杆底座上。

进一步地，所述的腹部支杆底座设置有与风洞轴线平行的两排腰子孔，通过腰子孔，腹部支杆底座的安装位置在风洞轴线方向进行调整，以消除加工和装配误差带来的腹部支杆顶端的圆孔Ⅱ的圆心和试验模型腹部的圆孔Ⅰ的圆心在水平面方向上偏离风洞轴线的影响。

本发明的风洞试验模型支撑装置的试验模型和腹部支杆之间通过旋转铰链轴连接，试验模型和腹部支杆能够实现相对转动，由于旋转铰链轴的轴线与迎角机构的旋心重合，迎角机构在竖直平面内旋转实现试验模型角变化时，不会发生干涉。腹部支杆底座设置有与风洞轴线平行的两排“小型”腰子孔，腹部支杆底座的安装位置可以在风洞轴线方向进行细微调整，以消除加工和装配误差带来的腹部支杆顶端的圆孔Ⅱ的圆心和试验模型腹部的圆孔Ⅰ的圆心在水平面方向上偏离风洞轴线的影响。

本发明的风洞试验模型支撑装置的安装过程和工作过程如下：

将试验模型通过尾部支杆和迎角机构连接耳片安装在迎角机构上，将试验模型和腹部支杆之间通过旋转铰链轴连接，再将腹部支杆通过腹部支杆底座安装在迎角机构基座上；确保旋转铰链轴的轴线与迎角机构旋心重合。试验时，通过迎角机构在竖直平面内的旋转改变试验模型的迎角，通过迎角机构基座在水平面内的旋转改变试验模型的侧滑角。

本发明的风洞试验模型支撑装置特点是：

a.采用腹部支撑和尾部支撑相结合的方式，提高了整个支撑系统的结构强度，有利于优化试验模型与尾部支撑的连接结构。

b.采用腹部支撑和尾部支撑相结合的方式，解决了试验模型的抖动问题，提高了试验模型迎角测量的精准度和风洞试验数据的质量。

c.将旋转铰链轴的轴线与迎角机构旋心重合，通过迎角机构竖直平面内的旋转实现试验模型迎角的变化，增强了试验模型变迎角的便捷性，提高了试验效率。

d.迎角机构连接耳片可以设置预偏迎角，也可以不设置预偏迎角，通过预偏迎角能够拓展试验模型的迎角运行范围。

e.通过尾部支杆的长度调整以及旋转铰链轴相对于试验模型的位置调整，能够改变试验模型在风洞试验段中的位置，满足了相关试验对纹影区域的要求。

本发明的风洞试验模型支撑装置，采用腹部支撑和尾部支撑相结合的形式，适用于全模测压试验、部件测压试验、部件测力试验和部件颤振试验等中模型的支撑以及类似设备的吊装。本发明的风洞试验模型支撑装置为全模测压试验、部件测压试验和部件测力试验等试验项目提供了一种新型试验模型支撑方案，提高了整个支撑系统的结构强度，解决了试验模型的抖动问题，增强了试验模型变迎角的便捷性，拓展了试验模型迎角的运行包线。

附图说明

图1为本发明的风洞试验模型支撑装置的结构示意图。

图中，1.旋转铰链轴；2.试验模型；3.尾部支杆；4.迎角机构连接耳片；5.腹部支杆；6.腹部支杆底座；7.迎角机构；8.迎角机构基座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的风洞试验模型支撑装置包括旋转铰链轴1、试验模型2、尾部支杆3、迎角机构连接耳片4、腹部支杆5、腹部支杆底座6、迎角机构7和迎角机构基座8；

试验模型2的尾部连接尾部支杆3，尾部支杆3插入迎角机构连接耳片4内、与尾部支杆3相匹配的中心空腔中，迎角机构连接耳片4固定在迎角机构7上；试验模型2的腹部通过旋转铰链轴1连接腹部支杆5，腹部支杆5通过腹部支杆底座6安装在迎角机构基座8上；

旋转铰链轴1的轴线与迎角机构7的旋心重合，通过迎角机构7在竖直平面内的旋转改变试验模型2的迎角，通过迎角机构基座8在水平面内的旋转改变试验模型2的侧滑角。

进一步地，所述的试验模型2的腹部设置有圆孔Ⅰ，圆孔Ⅰ为通孔，腹腔内的结构件与旋转铰链轴1的上段连接，圆孔Ⅰ与旋转铰链轴1之间间隙配合；腹部支杆5的顶端开有圆孔Ⅱ，圆孔Ⅱ为盲孔，旋转铰链轴1的下段伸入圆孔Ⅱ并固定，圆孔Ⅱ与旋转铰链轴1之间间隙配合。

进一步地，所述的迎角机构连接耳片4设置有预偏迎角。

进一步地，所述的腹部支杆5的下端为法兰盘；腹部支杆底座6为平板，腹部支杆底座6的上表面设置有与腹部支杆5的法兰盘相匹配的圆形凹槽，法兰盘装卡在圆形凹槽内，并通过沿法兰盘周向均匀分布的螺栓固定在腹部支杆底座6上。

进一步地，所述的腹部支杆底座6设置有与风洞轴线平行的两排腰子孔，通过腰子孔，腹部支杆底座6的安装位置在风洞轴线方向进行调整，以消除加工和装配误差带来的腹部支杆5顶端的圆孔Ⅱ的圆心和试验模型2腹部的圆孔Ⅰ的圆心在水平面方向上偏离风洞轴线的影响。

实施例1

风洞的迎角机构7的运行范围为-10°～40°，如果迎角机构连接耳片4没有预偏角度，试验模型2的迎角范围与迎角机构7的运行范围一致，均为-10°～40°。本实施例设置迎角机构连接耳片4的预偏角度为10°，能够将试验模型2的迎角范围更改至0°～50°；若需要试验模型2实现其它的迎角范围，只需要加工对应的预偏角度的迎角机构连接耳片4即可。

本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述的风洞试验模型支撑装置包括旋转铰链轴（1）、试验模型（2）、尾部支杆（3）、迎角机构连接耳片（4）、腹部支杆（5）、腹部支杆底座（6）、迎角机构（7）和迎角机构基座（8）；

试验模型（2）的尾部连接尾部支杆（3），尾部支杆（3）插入迎角机构连接耳片（4）内、与尾部支杆（3）相匹配的中心空腔中，迎角机构连接耳片（4）固定在迎角机构（7）上；试验模型（2）的腹部通过旋转铰链轴（1）连接腹部支杆（5），腹部支杆（5）通过腹部支杆底座（6）安装在迎角机构基座（8）上；

旋转铰链轴（1）的轴线与迎角机构（7）的旋心重合，通过迎角机构（7）在竖直平面内的旋转改变试验模型（2）的迎角，通过迎角机构基座（8）在水平面内的旋转改变试验模型（2）的侧滑角。

2.根据权利要求1所述的风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述的试验模型（2）的腹部设置有圆孔Ⅰ，圆孔Ⅰ为通孔，腹腔内的结构件与旋转铰链轴（1）的上段连接，圆孔Ⅰ与旋转铰链轴（1）之间间隙配合；腹部支杆（5）的顶端开有圆孔Ⅱ，圆孔Ⅱ为盲孔，旋转铰链轴（1）的下段伸入圆孔Ⅱ并固定，圆孔Ⅱ与旋转铰链轴（1）之间间隙配合。

3.根据权利要求1所述的风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述的迎角机构连接耳片（4）设置有预偏迎角。

4.根据权利要求1所述的风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述的腹部支杆（5）的下端为法兰盘；腹部支杆底座（6）为平板，腹部支杆底座（6）的上表面设置有与腹部支杆（5）的法兰盘相匹配的圆形凹槽，法兰盘装卡在圆形凹槽内，并通过沿法兰盘周向均匀分布的螺栓固定在腹部支杆底座（6）上。

5.根据权利要求2所述的风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述的腹部支杆底座（6）设置有与风洞轴线平行的两排腰子孔，通过腰子孔，腹部支杆底座（6）的安装位置在风洞轴线方向进行调整，以消除加工和装配误差带来的腹部支杆（5）顶端的圆孔Ⅱ的圆心和试验模型（2）腹部的圆孔Ⅰ的圆心在水平面方向上偏离风洞轴线的影响。

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