CN117782509B - 一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风洞技术领域，尤其是涉及一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件，包括固定收缩管道、移动收缩管道、试验管道、扩散管道和锁定机构，锁定机构用于实现固定收缩管道和移动收缩管道之间连接。本发明在利用驱动风机调节风速的基础上，还可以更换不同收缩比的移动收缩管道，改变风速，从而实现两个维度调节风速范围，满足更大风速调控范围的需求；同时由固定收缩管道和移动收缩管道共同分担气流作用到收缩管路的作用力，减小了固定收缩管道和移动收缩管道之间的连接要求，配合锁定机构，使得固定收缩管道和移动收缩管道能满足更高风速条件而不会因气流作用力过大而产生间隙或分离，有效保证结冰风洞试验装置的结构稳定性和安全性。

Description

一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件

技术领域

本发明涉及风洞技术领域，尤其是涉及一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件。

背景技术

结冰严重影响飞机飞行安全，因此开展防除冰技术研究非常必要。试验验证是防除冰系统研制及防除冰技术研究中的一个重要环节，防除冰地面试验设备中最重要的一类即为结冰风洞。结冰风洞是一种可模拟低温、风速及结冰云雾的大型地面试验设备，可应用于飞机传感器、防冰部件、组件及系统，进行结冰及防除冰试验，研究结冰特性，验证防除冰功能及性能。

申请人在实现本发明的过程中发现，现有的结冰风洞试验装置中，基于试验安全性要求，一般将结冰风洞设计为固定结构，让整个气流管路适配驱动风机，由驱动风机调控风速，为结冰试验提供的风速条件的调节，同时也受此结构限制，试验风速可调范围有限，难以满足大跨度试验条件的试验需求，若需要进行更大范围值风速的结冰风洞试验，就需要在另一个结冰风洞试验装置中进行，增大了结冰风洞试验成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件，来解决现有技术中存在的上述技术问题，主要包括以下内容：

本发明提供了一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件，包括固定收缩管道、移动收缩管道、试验管道、扩散管道和锁定机构，所述固定收缩管道包括沿空气流动方向依次设置的第一直线段和第一曲线段，所述移动收缩管道包括沿空气流动方向依次设置的第二曲线段和第二直线段，第一曲线段的输出端和第二曲线段的输入端连通，第二直线段的输出端通过试验管道与扩散管道连接，所述锁定机构用于实现固定收缩管道和移动收缩管道之间连接，锁定机构包括活节轴、位于第一曲线段输出端的第一基座和位于第二曲线段输入端的第二基座，所述第一基座上设有第一凸台，所述活节轴的连接端与第一凸台铰接，活节轴的自由端设置有锁紧件，所述锁紧件与活节轴螺纹连接，锁紧件上设置有第一抵接面，所述第二基座上设有第二凸台，第二凸台远离第二曲线段轴线的侧壁上设置有与活节轴对应的锁紧槽，所述锁紧槽沿第二曲线段轴线贯穿第二凸台，第二凸台上设置有与第二曲线段轴线垂直的第二抵接面，所述第二抵接面用于与第一抵接面配合，以实现第一基座和第二基座的固定连接。

进一步地，所述第一基座和第二基座之间设置有密封槽，所述密封槽位于第一凸台和第二凸台之间，所述活节轴位于密封槽的外侧。

进一步地，所述密封槽的一部分设于第一基座上，密封槽的另一部分设于第二基座上。

进一步地，所述第二凸台与第二基座沿第二曲线段径向滑动连接。

进一步地，所述第二基座上设置有滑动腔，所述第二凸台至少部分位于滑动腔内，所述滑动腔的腔壁上设置有调节通孔，第二凸台上设有与调节通孔对应的螺孔，所述锁定机构还包括调节件，所述调节件的连接端穿过调节通孔与螺孔连接，调节件的自由端设置有第三抵接面，第三抵接面用于与滑动腔外壁配合，以实现第二凸台和第二基座的固定连接；

和/或，活节轴和锁紧槽之间具有间隙。

进一步地，所述扩散管道包括固定扩散段和移动扩散段，移动扩散段的输入端与试验管道的输出端连接，移动扩散段的输出端与固定扩散段连接。

进一步地，所述移动扩散段包括沿空气流动方向依次设置的第三直线段和锥桶段。

进一步地，所述固定组件为环形封闭结构，固定组件还包括风机管道，所述风机管道内设置有驱动风机，风机管道的输出端与固定收缩管道的输入端连通，风机管道的输入端与扩散管道的输出端连通。

进一步地，所述风机管道的输出端设置有蜂窝均流板。

进一步地，所述风机管道包括适配扩散段，所述适配扩散段位于驱动风机和蜂窝均流板之间，所述适配扩散段与蜂窝均流板配合，以使气流均匀流向固定收缩管道。

本发明相对于现有技术至少具有如下技术效果：

本发明在利用驱动风机调节风速的基础上，还可以更换不同收缩比的移动收缩管道，利用不同的收缩比，改变风速，从而实现两个维度调节风速范围，满足更大风速调控范围的需求；同时，由固定收缩管道和移动收缩管道共同分担气流作用到收缩管路的作用力，减小了固定收缩管道和移动收缩管道之间的连接要求，配合锁定机构对固定收缩管道和移动收缩管道的加强连接，使得固定收缩管道和移动收缩管道能满足更高风速条件而不会因气流作用力过大而产生间隙或分离，有效保证结冰风洞试验装置的结构稳定性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明固定组件的结构示意图；

图2是本发明移动收缩段的结构示意图；

图3是本发明锁定机构在锁定状态下的结构示意图；

图4是本发明锁定机构在解锁、第二凸台收缩状态下的结构示意图；

图5是本发明锁定机构在解锁、第二凸台伸出状态下的结构示意图；

图6是本发明锁定机构在预锁定状态下的结构示意图；

图7是本发明锁定机构的内部结构示意图；

图8是本发明锁定机构的侧视图；

图中：

10、固定收缩管道；110、第一直线段；120、第一曲线段；20、移动收缩管道；210、第二直线段；220、第二曲线段；30、试验管道；410、固定扩散段；420、移动扩散段；421、第三直线段；422、锥桶段；50、风机管道；510、驱动风机；520、适配扩散段；530、蜂窝均流板；60、锁定机构；610、第一基座；611、第一凸台；612、活节轴；613、锁紧件；6131、第一抵接面；620、第二基座；621、第二凸台；6211、锁紧槽；6212、第二抵接面；6213、螺孔；622、滑动腔；623、调节通孔；624、调节件；630、密封槽；640、密封环。

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请提供一种能够在保证安全的条件下，提供的更大风速调控范围的结冰风洞可更换试验装置的固定组件，具体如下述实施例。

实施例1：

本申请实施例提供了一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件，如图1~图3所示，包括固定收缩管道10、移动收缩管道20、试验管道30、扩散管道和锁定机构60，所述固定收缩管道10包括沿空气流动方向依次设置的第一直线段110和第一曲线段120，所述移动收缩管道20包括沿空气流动方向依次设置的第二曲线段220和第二直线段210，第一曲线段120的输出端和第二曲线段220的输入端连通，第二直线段210的输出端通过试验管道30与扩散管道连接，所述锁定机构60用于实现固定收缩管道10和移动收缩管道20之间连接，锁定机构60包括活节轴612、位于第一曲线段120输出端的第一基座610和位于第二曲线段220输入端的第二基座620，所述第一基座610上设有第一凸台611，所述活节轴612的连接端与第一凸台611铰接，活节轴612的自由端设置有锁紧件613，所述锁紧件613与活节轴612螺纹连接，锁紧件613上设置有第一抵接面6131，所述第二基座620上设有第二凸台621，第二凸台621远离第二曲线段220轴线的侧壁上设置有与活节轴612对应的锁紧槽6211，所述锁紧槽6211沿第二曲线段220轴线贯穿第二凸台621，第二凸台621上设置有与第二曲线段220轴线垂直的第二抵接面6212，所述第二抵接面6212用于与第一抵接面6131配合，以实现第一基座610和第二基座620的固定连接。

在进行结冰风洞试验时，操作人员可以将被测样品安装到试验管道30中，通过驱动风机510调节风速，让气流依次通过固定收缩管道10、移动收缩管道20、试验管道30和扩散管道，模拟飞机结冰环境进行结冰风洞测试，当试验风速条件不能通过对驱动风机510进行调节来满足时，可以更换不同收缩比的移动收缩管道20（也可以同步更换管径相适应的试验管道30和扩散管道），利用不同的收缩比，改变风速，从而实现两个维度调节风速范围，满足更大风速调控范围的需求；同时，由于对气流的压缩由固定收缩管道10和移动收缩管道20共同完成，固定收缩管道10在整个结冰风洞试验装置中固定不动，移动收缩管道20为满足风速试验条件进行更换，一方面使得可更换的移动收缩管道20的整体体积和质量更小，更易于拆装，另一方面，在面对高风速测试条件时，相较于现有收缩管路一体设计，气流作用到收缩管路的作用力，由固定收缩管道10和移动收缩管道20共同分担，进而减小了固定收缩管道10和移动收缩管道20之间的连接要求（节省了对固定收缩管道10对应气流作用力的抵抗），同时，配合锁定机构60对固定收缩管道10和移动收缩管道20的加强连接，使得固定收缩管道10和移动收缩管道20能满足更高风速条件而不会因气流作用力过大而产生间隙或分离，有效保证结冰风洞试验装置的结构稳定性和安全性；此外，在更换移动收缩管道20时，如图6所示，先旋动锁紧件613，让第一抵接面6131和第二抵接面6212分离，然后转动活节轴612，如图5所示，将活节轴612的自由端从锁紧槽6211内移出，即可实现锁定机构60的解锁，然后将移动收缩管道20拆下，换上新的移动收缩管道20，然后再转动活节轴612，将活节轴612的自由端转入锁紧槽6211内，然后旋动锁紧件613，让第一抵接面6131和第二抵接面6212抵接，就实现了锁定机构60对固定收缩管道10和移动收缩管道20的连接锁定，拆装便捷，满足移动收缩管道20快速更换需求，且锁定状态下的锁定机构60，其活节轴612与移动收缩管道20的轴线平行，使得活节轴612能够在保证连接稳定性和密封性的基础上承受更强的气流对移动收缩管道作用力，在实现高风速试验条件下，满足试验安全性需求。

需要说明的是，对于固定收缩管道10，第一直线段110的管径沿轴向不变，以实现均匀对接气流进入，第一曲线段120的管径沿轴向逐渐减小，以实现预先开始对气流进行压缩，增大风速；对于移动收缩管道20，第二曲线段220的管径沿轴向逐渐减小，第二曲线段220的内壁和第一曲线段120的内壁平滑过渡，第二曲线段220接替第一曲线段120继续对气流进行压缩，增大风速，第二直线段210的管径沿轴向不变，以实现让气流均匀流向试验管道30，在设计过程中，可以通过改变第二直线段210的长度，在移动收缩管道20轴向长度不变的基础上，为第二曲线段220提供更多的设计空间。

为提高固定收缩管道10和移动收缩管道20的连接密封性，如图1~图3所示，可以在第一基座610和第二基座620之间设置密封槽630，所述密封槽630位于第一凸台611和第二凸台621之间，所述活节轴612位于密封槽630的外侧，在将固定收缩管道10和移动收缩管道20对接好后，在密封槽630处套上密封环640，利用密封环640提高固定收缩管道10和移动收缩管道20之间的连接密封性，同时，将活节轴612转入锁紧槽6211内，旋动锁紧件613至第一抵接面6131和第二抵接面6212对应抵接，此时，既实现了锁定机构60对将固定收缩管道10和移动收缩管道20的连接锁定，又将密封环640限位约束在密封槽630内，增强密封环640的密封强度。

在一些实施例中，可以设置在锁定机构60处于锁定状态下，活节轴612与密封环640抵接。

为适配密封环640对固定收缩管道10和移动收缩管道20之间连接缝隙的密封，可以将第一基座610和第二基座620设置为环形结构，相应地，所述密封槽630也设置为环形结构；优选地，可以在第一基座610上设置多个第一凸台611和活节轴612，在第二基座620上设置与第一凸台611数量相匹配的第二凸台621，实现多点锁定。

为保证密封环640对固定收缩管道10和移动收缩管道20之间连接缝隙的有效密封，可以将密封槽630的一部分设于第一基座610上，密封槽630的另一部分设于第二基座620上，以此保证密封环640直接对应作用到固定收缩管道10和移动收缩管道20之间连接缝隙处。

为便于更换后移动收缩管道20安全放置，可以设置第二凸台621与第二基座620沿第二曲线段220径向滑动连接，在将移动收缩管道20拆下后，将第二凸台621向第二曲线段220的轴线滑动，以避免第二凸台621在放置过程中作为着力点承压受损，并减少第二凸台621在放置过程中发生碰撞的风险。

为实现第二凸台621与第二基座620之间滑动连接，如图3~图7所示，可以在第二基座620上设置有滑动腔622，所述第二凸台621至少部分位于滑动腔622内，所述滑动腔622的腔壁上设置有调节通孔623，第二凸台621上设有与调节通孔623对应的螺孔6213，所述锁定机构60还包括调节件624，所述调节件624的连接端穿过调节通孔623与螺孔6213连接，调节件624的自由端设置有第三抵接面，第三抵接面用于与滑动腔622外壁配合，以实现第二凸台621和第二基座620的固定连接；在需要滑动第二凸台621时，将调节件624向外旋动，让第三抵接面与滑动腔622外壁分离，然后就可以将第二凸台621沿滑动腔622滑动，在滑动到位后，再将调节件624向内旋动，旋动至第三抵接面与滑动腔622外壁抵接，利用第三抵接面与滑动腔622外壁之间的摩擦阻力，抵抗第二凸台621的滑动驱动力，实现第二凸台621和第二基座620之间相对位置锁定；需要说明的是，所述调节件624的连接端与螺孔6213螺纹连接。

为提高移动收缩管道20的安装灵活性，如图8所示，可以在活节轴612和锁紧槽6211之间设置间隙，在将固定收缩管道10和移动收缩管道20对接后，将活节轴612转入对应的锁紧槽6211内，实现固定收缩管道10和移动收缩管道20之间预定位，由于活节轴612和锁紧槽6211之间具有间隙，为移动收缩管道20的微调提供调节空间，进而可以基于此进行同轴微调，提高固定收缩管道10和移动收缩管道20的同轴性，然后再旋紧锁紧件613，利用第一抵接面6131和第二抵接面6212配合，实现固定收缩管道10和移动收缩管道20之间连接锁定。

为适配移动收缩管道20的更换，如图1所示，可以设置扩散管道包括固定扩散段410和移动扩散段420，移动扩散段420的输入端与试验管道30的输出端连接，移动扩散段420的输出端与固定扩散段410连接，在更换移动收缩管道20时，可以同步更换相适配的试验管道30和移动扩散段420，同时，在同步更换移动收缩管道20和移动扩散段420时，相应地在轴向上增长了移动收缩管道20和移动扩散段420的设计长度，从而可以在不改变结冰风洞试验装置中固定管路的基础上，为移动收缩管道20提供更多的设计安装空间，进一步扩大风速试验范围。

为提高移动收缩管道20的设计灵活性，可以设置移动扩散段420包括沿空气流动方向依次设置的第三直线段421和锥桶段422，第三直线段421的管径沿轴向不变，锥桶段422的管径沿轴线逐渐增大，在设计时，可以减小或增大第三直线段421的长度，为锥桶段422和移动收缩管道20提供更多设计空间。

具体地，所述固定组件为环形封闭结构，固定组件还包括风机管道50，所述风机管道50内设置有驱动风机510，风机管道50的输出端与固定收缩管道10的输入端连通，风机管道50的输入端与扩散管道的输出端连通。

为实现空气均匀流向固定收缩管道10，可以在风机管道50的输出端设置蜂窝均流板530。

具体地，所述风机管道50包括适配扩散段520，所述适配扩散段520位于驱动风机510和蜂窝均流板530之间，所述适配扩散段520与蜂窝均流板530配合，以使气流均匀流向固定收缩管道10。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结冰风洞可更换试验装置的固定组件，其特征在于，包括固定收缩管道、移动收缩管道、试验管道、扩散管道和锁定机构，所述固定收缩管道包括沿空气流动方向依次设置的第一直线段和第一曲线段，所述移动收缩管道包括沿空气流动方向依次设置的第二曲线段和第二直线段，第一曲线段的输出端和第二曲线段的输入端连通，第二直线段的输出端通过试验管道与扩散管道连接，所述锁定机构用于实现固定收缩管道和移动收缩管道之间连接，锁定机构包括活节轴、位于第一曲线段输出端的第一基座和位于第二曲线段输入端的第二基座，所述第一基座上设有第一凸台，所述活节轴的连接端与第一凸台铰接，活节轴的自由端设置有锁紧件，所述锁紧件与活节轴螺纹连接，锁紧件上设置有第一抵接面，所述第二基座上设有第二凸台，第二凸台远离第二曲线段轴线的侧壁上设置有与活节轴对应的锁紧槽，所述锁紧槽沿第二曲线段轴线贯穿第二凸台，第二凸台上设置有与第二曲线段轴线垂直的第二抵接面，所述第二抵接面用于与第一抵接面配合，以实现第一基座和第二基座的固定连接。

2.如权利要求1所述的固定组件，其特征在于，所述第一基座和第二基座之间设置有密封槽，所述密封槽位于第一凸台和第二凸台之间，所述活节轴位于密封槽的外侧。

3.如权利要求2所述的固定组件，其特征在于，所述密封槽的一部分设于第一基座上，密封槽的另一部分设于第二基座上。

4.如权利要求2所述的固定组件，其特征在于，所述第二凸台与第二基座沿第二曲线段径向滑动连接。

5.如权利要求4所述的固定组件，其特征在于，所述第二基座上设置有滑动腔，所述第二凸台至少部分位于滑动腔内，所述滑动腔的腔壁上设置有调节通孔，第二凸台上设有与调节通孔对应的螺孔，所述锁定机构还包括调节件，所述调节件的连接端穿过调节通孔与螺孔连接，调节件的自由端设置有第三抵接面，第三抵接面用于与滑动腔外壁配合，以实现第二凸台和第二基座的固定连接；

和/或，活节轴和锁紧槽之间具有间隙。

6.如权利要求1~5任意一项所述的固定组件，其特征在于，所述扩散管道包括固定扩散段和移动扩散段，移动扩散段的输入端与试验管道的输出端连接，移动扩散段的输出端与固定扩散段连接。

7.如权利要求6所述的固定组件，其特征在于，所述移动扩散段包括沿空气流动方向依次设置的第三直线段和锥桶段。

8.如权利要求6所述的固定组件，其特征在于，所述固定组件为环形封闭结构，固定组件还包括风机管道，所述风机管道内设置有驱动风机，风机管道的输出端与固定收缩管道的输入端连通，风机管道的输入端与扩散管道的输出端连通。

9.如权利要求8所述的固定组件，其特征在于，所述风机管道的输出端设置有蜂窝均流板。

10.如权利要求9所述的固定组件，其特征在于，所述风机管道包括适配扩散段，所述适配扩散段位于驱动风机和蜂窝均流板之间，所述适配扩散段与蜂窝均流板配合，以使气流均匀流向固定收缩管道。