CN116183154B - 细长体模型的超大攻角风洞试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细长体模型的超大攻角风洞试验方法，属于风洞试验领域，包括采用腹支撑件、假尾支撑件、中部横梁支撑件，配合对完整的细长体模型进行正装或对头部截断的细长体模型进行反装得到三类修正组合模式；对于不同的攻角试验角度，选取对应类的修正组合模式，将组合修正模式与基本攻角组合试验模式进行做差，以得到最终的试验数据。本发明提供一种细长体模型的超大攻角风洞试验方法，通过与模型配合的不同支撑件构成多种的组合试验方案，设计了细长体模型在风洞中的0°~180°超大攻角支撑及角度运动的组合试验模式，并通过一系列的支撑干扰修正方法，扣除了支撑装置的气动干扰，能够更准确的获得模型全攻角状态下的气动特性数据。

Description

细长体模型的超大攻角风洞试验方法

技术领域

本发明涉及风洞试验领域。更具体地说，本发明涉及一种应用在基准气动特性风洞试验中的细长体模型超大攻角风洞试验方法。

背景技术

常规的基准气动特性风洞试验中，通常采用尾支撑方式对细长体模型进行支撑，在实际的应用中，尾支撑方式下的模型一般可实现±50°内的攻角变化，且在该角度范围内认为尾支杆不会对模型气动特性造成影响；当角度范围增加到90°甚至180°时，常规试验手段和试验将不再适用，需增加角度拓展装置，但角度拓展装置存在支撑干扰，影响试验数据质量。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种细长体模型的超大攻角风洞试验方法，包括：

步骤一，在细长体模型的风洞试验中，采用直尾支撑件、弯尾支撑件中的任意一种，配合对完整的细长体模型进行正装或对头部截断的细长体模型进行反装，得到0°~180°范围内的四类基本攻角组合试验模式；

步骤二，对于4类基本攻角组合试验模式，采用腹支撑件、假尾支撑件、中部横梁支撑件，配合对完整的细长体模型进行正装或对头部截断的细长体模型进行反装得到三类修正组合模式；

步骤三，对于不同的攻角试验角度，选取对应类的基本攻角组合试验模式进行试验，以得到基础试验数据；

基于上述选取的基本攻角组合试验模式选取对应类的修正组合模式，以得到修正试验数据；

将基础试验数据与修正试验数据做差，得到最终的试验数据。

优选的是，所述四类基本攻角组合试验模式被配置为包括：

攻角试验范围为0°~40°的第一类试验模式；

攻角试验范围为40°~90°的第二类试验模式；

攻角试验范围为90°~140°的第三类试验模式；

攻角试验范围为140°~180°的第四类试验模式；

其中，第一类试验模式被配置为采用直尾支撑件对细长体模型进行正装；

第二类试验模式被配置为采用弯尾支撑件对细长体模型进行正装；

第三类试验模式被配置为采用弯尾支撑件对细长体模型进行反装；

第四类试验模式被配置为采用直尾支撑件对细长体模型进行反装。

优选的是，所述三类修正组合模式被配置为包括：

对40°~90°试验范围进行攻角修正的第一类修正组合模式；

对90°~140°试验范围进行攻角修正的第二类修正组合模式；

对头部截断的模型反装进行修正的第三类修正组合模式：

其中，对于第一类修正组合模式，采用腹支撑件对细长体模型进行正装得到修正方案Ⅰ，采用腹支撑件配合假尾支撑件对细长体模型进行正装得到修正方案Ⅱ；

对于第二类修正组合模式，采用腹支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅲ，采用腹支撑件配合假尾支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅳ；

对于第三类修正组合模式，采用中部横梁支撑件对完整的细长体模型进行反装得到修正方案Ⅴ，采用中部横梁支撑件对头部截断的细长体模型进行反装得到修正方案Ⅵ。

优选的是，所述做差被配置为包括：

攻角试验范围为0°~40°时，最终的试验数据与第一类试验模式下的基础试验数据保持一致；

攻角试验范围为40°~90°时，最终的试验数据为将第二类试验模式下的基础试验数据，与第二类修正组合模式中修正方案Ⅰ、修正方案Ⅱ得到的各修正数据做差；

攻角试验范围为90°~140°时，最终的试验数据为将第三类试验模式下的基础试验数据，与第二类修正组合模式中修正方案Ⅲ、修正方案Ⅳ，三类修正组合模式中修正方案Ⅴ、修正方案Ⅵ得到的各修正数据做差；

攻角试验范围为140°~180°时，最终的试验数据为将第四类试验模式下的基础试验数据，与第三类修正组合模式中修正方案Ⅴ、修正方案Ⅵ得到的各修正数据做差。

优选的是，在使用弯尾支撑件或假尾支撑件时，通过相配合的转接件将弯尾支撑件或假尾支撑件固定在风洞相应的安装位上；

其中，所述转接件在与弯尾支撑件或假尾支撑件相配合的一侧设置有盲孔；

所述转接件上还设置有用于安装相应支撑件的螺纹孔；

基于不同的修正方案，所述螺纹孔通过相配合的堵头进行密封。

本发明至少包括以下有益效果：本方法通过与模型配合的不同支撑件构成多种的组合试验方案，设计实现了细长体模型在风洞中的0°~180°超大攻角支撑及角度运动的组合试验模式，并通过一系列的支撑干扰修正方法，扣除了支撑装置的气动干扰，能够更准确的获得模型全攻角状态下的气动特性数据。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明基准气动特性风洞试验的技术路线示意图；

图2为本发明第一类试验模式下的模型安装示意图；

图3为本发明第二类试验模式下的模型安装示意图；

图4为本发明第三类试验模式下的模型安装示意图；

图5为本发明第四类试验模式下的模型安装示意图；

图6为本发明修正方案Ⅰ下的模型安装示意图；

图7为本发明修正方案Ⅱ下的模型安装示意图；

图8为本发明修正方案Ⅲ下的模型安装示意图；

图9为本发明修正方案Ⅳ下的模型安装示意图；

图10为本发明修正方案Ⅴ下的模型安装示意图；

图11为本发明修正方案Ⅵ下的模型安装示意图；

图12为本发明假尾支撑件、腹支撑件与模型配合的结构示意图；

图13为本发明转接件的结构示意图；

图14为本发明假尾支撑件、腹支撑件相配合的结构示意图；

图15为图14在另一个视角下的结构示意图；

图16为图14去掉部分结构后的示意图；

其中，直尾支撑件-1、弯尾支撑件-2、完整细长体模型-3、头部截断细长体模型-4、支撑件-5、假尾支撑件-6、中部横梁支撑件-7、转接件8、螺纹孔Ⅰ9、螺纹孔Ⅱ10、堵头Ⅰ11、堵头Ⅱ12、连接头13、连接段Ⅰ14、缺口15、安装部16、连接段Ⅱ17、固定段18、倾斜面19、延伸段-20。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-图11所示，一种细长体模型的超大攻角风洞试验方法，包括：

步骤一，在细长体模型的风洞试验中，采用直尾支撑件1、弯尾支撑件2中的任意一种，配合对完整细长体模型3进行正装或对头部截断细长体模型4进行反装，得到0°~180°范围内的四类基本攻角组合试验模式；

具体来说，所述四类基本攻角组合试验模式被配置为包括：

如图2所示，攻角试验范围为0°~40°的第一类试验模式，其被配置为采用直尾支撑件对完整的细长体模型进行正装；

如图3所示，攻角试验范围为40°~90°的第二类试验模式，其被配置为采用弯尾支撑件对完整的细长体模型进行正装；

如图4所示，攻角试验范围为90°~140°的第三类试验模式，其被配置为采用弯尾支撑件对头部截断的细长体模型进行反装；

如图5所示，攻角试验范围为140°~180°的第四类试验模式，其被配置为采用直尾支撑件对头部截断的细长体模型进行反装；

步骤二，对于4类基本攻角组合试验模式，采用腹支撑件5、假尾支撑件6、中部横梁支撑件7，配合对完整的细长体模型进行正装或对头部截断的细长体模型进行反装得到三类修正组合模式；

具体来说，所述三类修正组合模式被配置为包括：

对40°~90°试验范围进行攻角修正的第一类修正组合模式；

对90°~140°试验范围进行攻角修正的第二类修正组合模式；

对头部截断的模型反装进行修正的第三类修正组合模式：

其中，对于第一类修正组合模式，采用腹支撑件对细长体模型进行正装得到修正方案Ⅰ（如图6所示），采用腹支撑件配合假尾支撑件对细长体模型进行正装得到修正方案Ⅱ（如图7所示）；

对于第二类修正组合模式，采用腹支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅲ（如图8所示），采用腹支撑件配合假尾支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅳ（如图9所示）；

对于第三类修正组合模式，采用中部横梁支撑件对完整的细长体模型进行反装得到修正方案Ⅴ（如图10所示），采用中部横梁支撑件对头部截断的细长体模型进行反装得到修正方案Ⅵ（如图11所示）。

步骤三，对于不同的攻角试验角度，选取对应类的基本攻角组合试验模式进行试验，以得到基础试验数据；

基于上述选取的基本攻角组合试验模式选取对应类的修正组合模式，以得到修正试验数据；

步骤中，将基础试验数据与修正试验数据做差，得到最终的试验数据；

具体来说，所述做差被配置为包括：

攻角试验范围为0°~40°时，最终的试验数据与第一类试验模式下的基础试验数据保持一致；

攻角试验范围为40°~90°时，最终的试验数据为将第二类试验模式下的基础试验数据，与第二类修正组合模式中修正方案Ⅰ、修正方案Ⅱ得到的各修正数据做差；

攻角试验范围为90°~140°时，最终的试验数据为将第三类试验模式下的基础试验数据，与第二类修正组合模式中修正方案Ⅲ、修正方案Ⅳ，三类修正组合模式中修正方案Ⅴ、修正方案Ⅵ得到的各修正数据做差；

攻角试验范围为140°~180°时，最终的试验数据为将第四类试验模式下的基础试验数据，与第三类修正组合模式中修正方案Ⅴ、修正方案Ⅵ得到的各修正数据做差，用公式表示的话，上述内容可以表示为：

攻角0°~40°范围内的最终测试数据=基础试验数据；

攻角40°~90°范围内的最终测试数据=基础试验数据-（修正方案Ⅱ-修正方案Ⅰ）；

攻角90°~140°范围内的最终测试数据=基础试验数据-（修正方案Ⅳ-修正方案Ⅲ）-（修正方案Ⅵ-修正方案Ⅴ）；

攻角140°~180°范围内的最终测试数据=基础试验数据-（修正方案Ⅵ-修正方案Ⅴ）。

进一步地来说，如图4、图6、图12-图13，在使用弯尾支撑件或假尾支撑件时，通过相配合的转接件8将弯尾支撑件或假尾支撑件固定在风洞相应的安装位上；

其中，所述转接件上还设置有用于安装弯尾支撑件的螺纹孔Ⅰ9，以及安装腹支撑件的螺纹孔Ⅱ10，在单独使用弯尾支撑件或假尾支撑件，或单独使用腹支撑件时，螺纹孔Ⅱ或螺纹孔Ⅰ作为盲孔，故基于不同的修正方案，各盲孔通过相配合的堵头Ⅰ11、堵头Ⅱ12进行密封，以保证其测量效果不影响；

再进一步，如图14-图16，所述弯尾支撑件或假尾支撑件的结构类似，只因为其应用场景不一样，故对其进行区别性命名，以假尾支撑件为例，其结构包括：

与转接件相配合，空间上具有预定弯度的连接头13；

一端与连接头相配合，另一端与腹支撑件或模型相配合的连接段Ⅰ14；

其中，所述连接段Ⅰ在空间上具有第二预定角度（直角结构），所述转接件与连接头、连接头与连接段Ⅰ在相配合的位置上均设置有对应的缺口15，螺纹孔就设置在缺口上，以在空间上通过相配合的固定机构（螺钉）使转接件与连接头、连接头与连接段Ⅰ呈搭接式连接；

所述腹支撑件被配置为包括：

与转接件上螺纹孔Ⅱ相配合的安装部16；

一端在空间上与安装部垂直，另一端在空间上与模型垂直的连接段Ⅱ17；

其中，所述连接段Ⅱ与模型通过伸入模型的固定段18进行连接，且连接段Ⅱ在与固定段相配合的位置上设置有迎风的倾斜面19；

在实际的应用中，连接段Ⅰ、固定段均伸入至模型内部，完成对模型的固定，同时减小其作用于模型表面时，对模型结构改变造成的测量不准的问题；

而模型的前端通过设置与固定段相配合的延伸段20，使得部件可接近贯穿式的伸入至模型长度方向，保证其固定的稳定性，延伸段的外部结构与模型的前端相配合，且延伸段与固定段的连接方式可以采用螺纹连接，插接中的任意一种固定方式，以保证结构件之间连接以及与模型配合的稳定性，在实际的应用中，直弯支撑件可以测试的角度为0-50度，而单个尾弯支撑件（假尾支撑件）的可测试范围为45-90度，可以有效的扩大测试角度范围，进一步在实际的应用中，通过正装、反装的配合，可以实现0-180度的角度测试范围，测试角度的适应性更好。

实施例：

以攻角试验角度为110°为例，对细长体模型进行风洞试验，因其角度落入第三类试验模式的范围内，采用弯尾支撑件对细长体模型进行反装，经测试得到基础试验数据：60N；

采用腹支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅲ，经测试得到修改数据：57N；

采用腹支撑件配合假尾支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅳ，经测试得到修改数据：63N；

采用中部横梁支撑件对完整的细长体进行反装得到修正方案Ⅴ，经测试得到修正数据：72N；

采用中部横梁支撑件对头部截断的细长体进行反装得到修正方案Ⅵ，经测试得到修正数据：69N；

采用下式进行计算，即得到攻角试验角度为110°的最终测试数据为：57N；

基础试验数据－（修正方案Ⅳ－修正方案Ⅲ）－（修正方案Ⅵ－修正方案Ⅴ）

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种细长体模型的超大攻角风洞试验方法，其特征在于，包括：

步骤一，在细长体模型的风洞试验中，采用直尾支撑件、弯尾支撑件中的任意一种，配合对完整的细长体模型进行正装或对头部截断的细长体模型进行反装，得到0°~180°范围内的四类基本攻角组合试验模式；

步骤二，对于4类基本攻角组合试验模式，采用腹支撑件、假尾支撑件、中部横梁支撑件，配合对完整的细长体模型进行正装或对头部截断的细长体模型进行反装得到三类修正组合模式；

步骤三，对于不同的攻角试验角度，选取对应类的基本攻角组合试验模式进行试验，以得到基础试验数据；

基于上述选取的基本攻角组合试验模式选取对应类的修正组合模式，以得到修正试验数据；

将基础试验数据与修正试验数据做差，得到最终的试验数据；

所述四类基本攻角组合试验模式被配置为包括：

攻角试验范围为0°~40°的第一类试验模式；

攻角试验范围为40°~90°的第二类试验模式；

攻角试验范围为90°~140°的第三类试验模式；

攻角试验范围为140°~180°的第四类试验模式；

其中，第一类试验模式被配置为采用直尾支撑件对细长体模型进行正装；

第二类试验模式被配置为采用弯尾支撑件对细长体模型进行正装；

第三类试验模式被配置为采用弯尾支撑件对细长体模型进行反装；

第四类试验模式被配置为采用直尾支撑件对细长体模型进行反装；

所述三类修正组合模式被配置为包括：

对40°~90°试验范围进行攻角修正的第一类修正组合模式；

对90°~140°试验范围进行攻角修正的第二类修正组合模式；

对头部截断的模型反装进行修正的第三类修正组合模式：

其中，对于第一类修正组合模式，采用腹支撑件对细长体模型进行正装得到修正方案Ⅰ，采用腹支撑件配合假尾支撑件对细长体模型进行正装得到修正方案Ⅱ；

对于第二类修正组合模式，采用腹支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅲ，采用腹支撑件配合假尾支撑件对细长体模型进行反装得到修正方案Ⅳ；

对于第三类修正组合模式，采用中部横梁支撑件对完整的细长体模型进行反装得到修正方案Ⅴ，采用中部横梁支撑件对头部截断的细长体模型进行反装得到修正方案Ⅵ；

所述做差被配置为包括：

攻角试验范围为0°~40°时，最终的试验数据与第一类试验模式下的基础试验数据保持一致；

攻角试验范围为40°~90°时，最终的试验数据为将第二类试验模式下的基础试验数据，与第二类修正组合模式中修正方案Ⅰ、修正方案Ⅱ得到的各修正数据做差；

攻角试验范围为90°~140°时，最终的试验数据为将第三类试验模式下的基础试验数据，与第二类修正组合模式中修正方案Ⅲ、修正方案Ⅳ，三类修正组合模式中修正方案Ⅴ、修正方案Ⅵ得到的各修正数据做差；

攻角试验范围为140°~180°时，最终的试验数据为将第四类试验模式下的基础试验数据，与第三类修正组合模式中修正方案Ⅴ、修正方案Ⅵ得到的各修正数据做差。

2.如权利要求1所述的细长体模型的超大攻角风洞试验方法，其特征在于，在使用弯尾支撑件或假尾支撑件时，通过相配合的转接件将弯尾支撑件或假尾支撑件固定在风洞相应的安装位上；

其中，所述转接件在与弯尾支撑件或假尾支撑件相配合的一侧设置有盲孔；

所述转接件上还设置有用于安装相应支撑件的螺纹孔；

基于不同的修正方案，所述螺纹孔通过相配合的堵头进行密封。

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