CN115290294B - 一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型及测量方法 - Google Patents

一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型及测量方法 Download PDF

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Abstract

一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型及测量方法，属于飞行器模型的风洞试验技术领域。本发明包括通气支杆、高压管件、非测力机身件、天平支撑件、波纹管测力系统和测力后体件，通气支杆上安装有非测力机身件，波纹管测力系统的前端通过天平支撑件支撑，波纹管测力系统的后端位于测力后体件内部，高压管件前端与通气支杆连通，高压管件后端与波纹管测力系统连通，波纹管测力系统上安装测力后体件。其研发目的是为了解决可以同步精确测量双发喷管模型后体气动力和喷管推力的问题，本发明突破模型内嵌式的小型双波纹管天平技术，实现双发后体气动力和推力同步精确测量，从而进行矢量喷管双发飞机的后体矢量气动特性的影响试验研究。

Description

一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型及测量方法
技术领域
本发明涉及一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型及测量方法，属于飞行器模型的风洞试验技术领域。
背景技术
推力矢量技术是指发动机推力通过喷管或尾喷流的偏转产生推力分量来代替原飞机的操纵面或增强飞机的操纵功能，对飞机的飞行进行实时控制的技术。推力矢量试验包含地面试验和风洞试验。国内针对双发飞机后体推力矢量地面测量技术日趋成熟，但并未将该技术成熟推广至高速风洞试验中；风洞试验模型的气动力精确测量的同时，鲜有同时实现推力特性的精确测量，从而无法进行双发飞机后体矢量气动特性的影响试验研究。
因此，亟需提出一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型及测量方法，突破模型内嵌式的小型双波纹管天平技术，实现双发后体气动力和推力同步精确测量，从而进行矢量喷管双发飞机的后体矢量气动特性的影响试验研究。
发明内容
本发明是针对双发飞机后体矢量气动特性的影响试验研究的需求，而研制出一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型及测量方法，其研发目的是为了解决可以同步精确测量双发喷管模型后体气动力和喷管推力的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
本发明的技术方案：
方案一、一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型，包括通气支杆、高压管件、非测力机身件、天平支撑件、波纹管测力系统和测力后体件，通气支杆上安装有非测力机身件，波纹管测力系统的前端通过天平支撑件支撑，波纹管测力系统的后端位于测力后体件内部，高压管件前端与通气支杆连通，高压管件后端与波纹管测力系统连通，波纹管测力系统上安装测力后体件。
优选的：所述通气支杆左右两侧设置有两路高压管件，并在天平支撑件双侧进行固定。
优选的：所述波纹管测力系统包括主天平、双层锥套、推力天平、八字形锥套、波纹管空气桥和喷管转接段，在主天平的左右两侧设置有两路波纹管空气桥，两路高压管件均与两路波纹管空气桥连通，主天平与推力天平串连，主天平一端安装在双层锥套的上层，双层锥套上的平面连接测力后体件，主天平另一端通过天平支撑件与非测力机身件建立连接，推力天平一端安装在双层锥套的下层，推力天平另一端通过八字形锥套连接两路波纹管空气桥，两路波纹管空气桥均与下游的喷管转接段连通。
优选的：所述非测力机身件后侧通过密封环与测力后体件之间进行密封且不传力。
优选的：所述测力后体件内部空间设置有喷管转接段、喷管整流段和矢量喷管，波纹管空气桥均通过喷管转接段与喷管整流段连通，喷管整流段上安装有矢量喷管。
方案二、一种气动力与推力同步测量方法，是基于方案一所述的一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型实现的，其包括：
步骤1，通气支杆引入高压气体后，高压管件在非测力机身件内部将气体分为两路；
步骤2，通过波纹管空气桥输送高压气体，波纹管空气桥内波纹管上游高压气体产生的压力分量以及来自于高压管件的支撑力均未被传输至下游，不影响主天平和推力天平测力，保证了高压气体的输送；
步骤3，主天平测量端安装的双层锥套连接测力后体件，通过主天平进行测力后体件气动力的精确测量；
步骤4，推力天平相对于主天平反向安装，推力天平测量端安装八字形锥套，八字形锥套连接波纹管空气桥内的波纹管下游，实现对矢量喷管推力的精确测量。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明的主天平与推力天平串连，推力天平反向安装，实现模型后体气动力与喷管推力的同时精确测量；
2.本发明的主天平测量不仅包含后机身外形部件带来的气动力，还包含波纹管下游内流气动力；
3.本发明的两路高压气体通过两套波纹管空气桥后进入下游，传输结构只输送气体而不传力，保证了推力天平测量的有效性；
4.本发明的高压气路空气桥结构和测力部件分别进行调平，确保空气桥与测力部件的各处缝隙适宜且均匀；
5.本发明突破模型内嵌式的小型双波纹管天平技术，实现双发后体气动力和推力同步精确测量，从而进行矢量喷管双发飞机的后体矢量气动特性的影响试验研究。
附图说明
图1是一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型的爆炸图；
图2是本发明波纹管测力系统的结构示意图；
图3是本发明波纹管测力系统的爆炸图；
图中1-通气支杆，2-高压管件，3-非测力机身件，4-天平支撑件，5-波纹管测力系统，6-测力后体件，7-主天平，8-双层锥套，9-推力天平，10-八字形锥套，11-波纹管空气桥，12-喷管转接段，13-喷管整流段，14-矢量喷管，15-密封环，111-波纹管，131-整流孔板，132-内阻测量耙。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型，包括通气支杆1、高压管件2、非测力机身件3、天平支撑件4、波纹管测力系统5和测力后体件6，所述波纹管测力系统5包括主天平7、双层锥套8、推力天平9、八字形锥套10、波纹管空气桥11、喷管转接段12、喷管整流段13和矢量喷管14；
通气支杆1为主要支撑部件，将矢量喷管14所需的高压气体输送至非测力机身件3内部，且将非测力机身件3内部各测量元件的线缆引入通气支杆1后端风洞设备中；非测力机身件3为模型外形的主要部件，其包含机头左右外形件、机身上下外形件，非测力机身件3安装在通气支杆1和天平支撑件4上，波纹管测力系统5通过天平支撑件4安装在非测力机身件3内部，天平支撑件4主要用来支撑波纹管测力系统5及下游的测力后体件6，高压管件2在非测力机身件3内部将来自于通气支杆1的高压气体分为两路，输送至波纹管测力系统5，在天平支撑件4双侧进行固定。
测力后体件6包括后机身、机翼等部件，安装在波纹管测力系统5的双层锥套8上，且与非测力机身件3之间布置密封环15，所述测力后体件6内部空间设置有喷管转接段12、喷管整流段13和矢量喷管14。波纹管空气桥11下游安装喷管转接段12，有效地输送高压气体至矢量喷管14，且将喷管矢量前传至推力天平9，还保证了不将波纹管空气桥11内波纹管111上游高压气体产生的压力分量以及来自于高压管件2的支撑力传到推力天平9上，喷管整流段13上安装有矢量喷管14，喷管整流段13对高压气体进行整流，喷管整流段13含整流孔板131、蜂窝器和内阻测量耙132，所述内阻测量耙132测量高压气体内流阻力，矢量喷管14为可更换不同矢量角的结构件。
在主天平7的左右两侧设置有两路波纹管空气桥11，两路高压管件2均与两路波纹管空气桥11连通，主天平7与推力天平9串连，测量端连接双层锥套8上层锥面，双层锥套8上的平面连接测力后体件6，主天平7另一端通过天平支撑件4支撑于非测力机身件3内部，推力天平9一端安装在双层锥套8的下层锥面，推力天平9的测量端通过八字形锥套10连接两路波纹管空气桥11。
具体实施方式二：结合图1-图3说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种气动力与推力同步测量方法，其包括：
步骤1，通气支杆1引入高压气体后，高压管件2在非测力机身件3内部将气体分为两路；
步骤2，通过波纹管空气桥11输送高压气体，波纹管空气桥11内波纹管111上游高压气体产生的压力分量以及来自于高压管件2的支撑力均未被传输至下游，不影响主天平7和推力天平9测力，保证了高压气体的输送；
步骤3，主天平7测量端安装的双层锥套8连接测力后体件6，通过主天平7进行测力后体件6气动力的精确测量；
步骤4，推力天平9相对于主天平7反向安装，推力天平9测量端安装八字形锥套10，八字形锥套10连接波纹管空气桥11内的波纹管111下游，实现对矢量喷管14推力的精确测量。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型，其特征在于：包括通气支杆(1)、高压管件(2)、非测力机身件(3)、天平支撑件(4)、波纹管测力系统(5)和测力后体件(6)，通气支杆(1)上安装有非测力机身件(3)，波纹管测力系统(5)的前端通过天平支撑件(4)支撑，波纹管测力系统(5)的后端位于测力后体件(6)内部，高压管件(2)前端与通气支杆(1)连通，高压管件(2)后端与波纹管测力系统(5)连通，波纹管测力系统(5)上安装测力后体件(6)，推力天平(9)相对于主天平(7)反向安装；
所述波纹管测力系统(5)包括主天平(7)、双层锥套(8)、推力天平(9)、八字形锥套(10)、波纹管空气桥(11)和喷管转接段(12)，在主天平(7)的左右两侧设置有两路波纹管空气桥(11)，两路高压管件(2)均与两路波纹管空气桥(11)连通，主天平(7)与推力天平(9)串连，主天平(7)一端安装在双层锥套(8)的上层，双层锥套(8)上的平面连接测力后体件(6)，主天平(7)另一端通过天平支撑件(4)与非测力机身件(3)建立连接，推力天平(9)一端安装在双层锥套(8)的下层，推力天平(9)另一端通过八字形锥套(10)连接两路波纹管空气桥(11)，两路波纹管空气桥(11)均与下游的喷管转接段(12)连通；
所述测力后体件(6)内部空间设置有喷管转接段(12)、喷管整流段(13)和矢量喷管(14)，波纹管空气桥(11)均通过喷管转接段(12)与喷管整流段(13)连通，波纹管空气桥(11)下游安装喷管转接段(12)，输送高压气体至矢量喷管(14)，且将喷管矢量前传至推力天平(9)，保证不将波纹管空气桥(11)内波纹管(111)上游高压气体产生的压力分量以及来自于高压管件(2)的支撑力传到推力天平(9)上，喷管整流段(13)上安装有矢量喷管(14)，喷管整流段(13)对高压气体进行整流，喷管整流段(13)内含整流孔板(131)、蜂窝器和内阻测量耙(132)，所述内阻测量耙(132)测量高压气体内流阻力，矢量喷管(14)为可更换不同矢量角的结构件。
2.根据权利要求1所述的一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型，其特征在于：所述通气支杆(1)左右两侧设置有两路高压管件(2)，并在天平支撑件(4)双侧进行固定。
3.根据权利要求2所述的一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型，其特征在于：所述非测力机身件(3)后侧通过密封环(15)与测力后体件(6)之间进行密封且不传力。
4.一种气动力与推力同步测量方法，是基于权利要求3所述的一种气动力与推力同步测量的双发喷管模型实现的，其特征在于：
步骤1，通气支杆(1)引入高压气体后，高压管件(2)在非测力机身件(3)内部将气体分为两路；
步骤2，通过波纹管空气桥(11)输送高压气体，波纹管空气桥(11)内波纹管(111)上游高压气体产生的压力分量以及来自于高压管件(2)的支撑力均未被传输至下游，不影响主天平(7)和推力天平(9)测力，保证了高压气体的输送；
步骤3，主天平(7)测量端安装的双层锥套(8)连接测力后体件(6)，通过主天平(7)进行测力后体件(6)气动力的精确测量；
步骤4，推力天平(9)相对于主天平(7)反向安装，推力天平(9)测量端安装八字形锥套(10)，八字形锥套(10)连接波纹管空气桥(11)内的波纹管(111)下游，实现对矢量喷管(14)推力的精确测量。
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