CN215495659U - 一种演示螺旋桨滑流副作用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，包括：螺旋桨、飞机模型、电机、测力天平、升降舵、方向舵、支座、风速发生装置，所述螺旋桨与电机相连接，电机固定于飞机模型中，风速发生装置置于螺旋桨前方，升降舵、方向舵与水平安定面和垂直安定面连接后角度均可调，测力天平与飞机模型和支座连接。通过该装置中的的测力天平可直观地观察到螺旋桨滑流的产生和作用效果，而通过不断调整方向舵和升降舵角度，使得测力天平的方向和俯仰力矩逐渐为零，演示如何修正、消除滑流带来的影响，将理论与实践结合，提升教学效果。该装置还具有观测方便，演示效果好，成本低，操作简单，携行性好等优点。

Description

一种演示螺旋桨滑流副作用的装置

技术领域

本实用新型属于飞机空气动力学和飞行力学教学领域，涉及到飞机空气动力学、飞行力学教学研究的重要手段——模拟演示，具体涉及一种演示螺旋桨滑流副作用的装置。

背景技术

模拟演示是一种增强学员直观感性认识的重要教学手段。模拟演示就是对一些实物进行逼真化。由于客观原因，飞行学员课堂教学无法将飞机实际飞行时出现的一些重要现象进行形象描述，观看视频又缺乏代入感，单独的实验教学或参观，无论是时间还是效果上都很难保证，而模拟演示可以对一些重要的飞行现象、概念、定义结合课堂授课即时教学。在流体力学发展过程中每一次理论上的突破及其工程中的应用，几乎都是从对流动现象的演示观察开始。如1880年的雷诺转捩实验，1888年的马赫激波现象实验，1904年普朗特提出边界层的概念，1912年冯卡门对圆柱体绕流涡街分析等，无一不是以演示为基础。滑流是螺旋桨式飞机固有的一种副作用，对飞机实际飞行影响很大，螺旋桨旋向不同，对飞行造成的影响也不同，需要进行相应操纵方可消除螺旋桨滑流带来的副作用，比如初教-6飞机由于螺旋桨滑流的副作用，在起飞滑跑时需要蹬左舵修正航向。而飞行学员在校期间缺乏实际飞行训练，对很多飞行现象的认识主要停留在理论层面，虽然后续设有体验飞行训练，不过无形中会增加培养时间。传统的课堂授课，学员看到或听到的是视频动画或理论讲解，对螺旋桨滑流副作用难有直观的认识和感知。而现场教学，一是时间有限，二是结合理论效果也较差。

鉴于此，如何设计一种现实可行、简洁方便易用、效果及方法良好的演示螺旋桨滑流副作用的装置具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，该装置不仅适用于课堂演示教学，而且对于科普教学等也具有参考、借鉴实用价值。

为了解决传统课堂授课以及现场教学中存在的矛盾和问题，更好的为战抓教，缩短人才培养时间，本实用新型提出了一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，该装置包括：装有螺旋桨的飞机模型、电机、测力天平、升降舵、方向舵、支座、风速发生装置，所述螺旋桨与电机相连接，电机的转速和旋向都是可调的，此时螺旋桨更加接近飞机实际结构，电机固定于飞机模型中，风速发生装置位于螺旋桨前方模拟飞机前方来流，升降舵连接在飞机模型水平安定面后角度可调，方向舵连接在飞机模型垂直安定面后角度可调，测力天平与飞机模型和支座连接，测力天平不仅测量飞机模型受到的作用力，还测量飞机模型的力矩，通过测力天平的数据，可让学员对螺旋桨滑流副作用的原理有一个深刻理解。

优选的，电机为可调速的。电机转速可调使该装置模拟演示时更加接近实际飞行，而转向可调则可通过一套装置演示不同旋向类型的实际飞行，通过旋向对比也可让学员对滑流副作用的产生及作用原理有深刻理解。采用小型或微型电机，一方面可以有效降低成本，另外还考虑到作为教具使用时的便携性。

优选的，飞机模型机身为中空式。飞机模型中空，不仅可以快捷地拆装电机，而且可以减轻模型重量，便于携带，也便于实现模块化组装。

优选的，电机置于飞机模型中，不仅使得组装后的整套模型气动外形符合实际的飞机气动布局，演示效果更加符合实际，而且可消除电机外置对气流造成的干扰，使演示效果更加科学、合理。

优选的，升降舵角度可调。螺旋桨滑流会影响飞机的俯仰平衡，通过调整升降舵角度，不仅在调节升降舵角度过程中可演示如何消除螺旋桨滑流对俯仰平衡的影响，而且结合舵偏角可讲述推杆、拉杆相应操作，为后续实际飞行和操纵奠定基础。

优选的，方向舵角度可调。螺旋桨滑流主要影响飞机的方向平衡，通过调整方向舵角度，不仅在调节方向舵角度过程中可演示如何消除螺旋桨滑流对方向平衡的影响，而且结合舵偏角可讲述左蹬舵、右蹬舵操作，为后续更好更快进入飞行奠定基础。

优选的，测力天平为测量力和力矩的设备，飞机飞行时不仅会有各种气动力的作用，还会有这些气动力作用下的力矩，螺旋桨滑流产生的气动力作用在垂尾和平尾上便会有力矩产生，正是这些力矩影响了飞机方向和俯仰平衡，通过测力天平数据展示滑流产生的原理，帮助学员加深对知识的理解。

优选的，风速发生装置为可调速的风速发生装置。风速发生装置具体为小微型轴流风机或小微型离心风机，采用小型或微型轴流风机或小微型离心风机，一方面可以有效降低成本，另外还考虑到作为教具使用时的便携性。当然，也可使用电风扇等风速发生装置。

通过本实用新型的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，以测力天平的数据，让学员明白实际飞行时螺旋桨滑流副作用产生的原因，而通过方向舵和升降舵的角度调节，逐步修正、消除滑流影响，让学员对实际飞行时的杆舵协调操纵有深刻理解，将理论与实践相结合，提升授课效果。本装置可很好的模拟螺旋桨滑流副作用的产生原理和修正方法，而且具有观测方便，演示效果好，成本低，操作简单，携行性好等特点，能很好的满足教学要求。

附图说明

图1为演示螺旋桨滑流副作用的装置组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体介绍一下本实用新型的具体实施方式。

实施例1

一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，如图1所示，具体包括：装有螺旋桨1的飞机模型2、电机3、测力天平4、升降舵5、方向舵6、支座7、风速发生装置8，其中螺旋桨1与电机3相连接，电机3固定于飞机模型2中，风速发生装置8置于螺旋桨1前方，升降舵5、方向舵6与飞机模型2连接，升降舵5、方向舵6安装完成后角度可调，测力天平4与飞机模型2和支座7连接，测力天平4可同时测量飞机模型2受到的力和力矩。风速发生装置8采用小型离心风机。

模拟演示时，将升降舵、方向舵角度均固定，使它们分别与水平安定面和垂直安定面位于同一平面，风速发生装置转速固定，也就是来流速度一定或飞行速度一定。将风速发生装置放置于螺旋桨前部，使风速发生装置出口轴线与电机转轴中心线共线，不断调整电机转速和电机旋转方向，来模拟实际飞行时增减油门和不同螺旋桨旋向下，螺旋桨滑流的影响和表现，同时观察测力天平相关数据，尤其是方向力矩和俯仰力矩的变化，以更好理解滑流产生的原理和对飞行的影响。

实施例2

本实施例中的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，结构与实施例1基本相同，主要区别在于：(1)方向舵6角度在整个模拟过程中需不断调整，始终维持测力天平4的方向力矩为零；(2)电机3转速保持固定；(3)风速发生装置8采用微型轴流风机，可进一步减小风机尺寸，而且可提高风机最大风速。

模拟演示时，风速发生装置出口中心线与螺旋桨转轴中心线共线，不断调整出口风速，观察测力天平方向力矩变化，再逐渐调整方向舵角度，使得测力天平方向力矩为零，来模拟螺旋桨滑流的产生、影响以及在实际飞行时如何修正滑流导致的方向不平衡。

实施例3

本实施例中的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，结构与实施例2基本相同，主要区别在于：(1)固定方向舵6的角度；(2)升降舵5的角度在模拟过程中需不断调整；(3)调节升降舵5的角度时，主要观察测力天平4的俯仰力矩。

模拟演示时，风速发生装置出口中心线与螺旋桨转轴中心线共线，不断调整出口风速，观察测力天平俯仰力矩变化，再逐渐调整升降舵角度，使得测力天平俯仰力矩为零，来模拟螺旋桨滑流的产生、影响以及在实际飞行时如何修正滑流导致的俯仰不平衡。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，包括：装有螺旋桨(1)的飞机模型(2)、电机(3)、测力天平(4)、升降舵(5)、方向舵(6)、支座(7)、风速发生装置(8)，所述螺旋桨(1)与电机(3)相连接，所述电机(3)固定于飞机模型(2)中，风速发生装置(8)置于螺旋桨(1)前方，所述升降舵(5)、方向舵(6)与飞机模型(2)连接，所述测力天平(4)与飞机模型(2)和支座(7)连接。

2.如权利要求1所述的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，电机(3)为可调速的。

3.如权利要求1所述的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，飞机模型(2)机身为中空式。

4.如权利要求1或3所述的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，所述电机(3)安装在飞机模型(2)内部。

5.如权利要求1所述的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，所述升降舵(5)角度可调。

6.如权利要求1所述的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，所述方向舵(6)角度可调。

7.如权利要求1所述的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，所述测力天平(4)为测量力和力矩的设备。

8.如权利要求1所述的一种演示螺旋桨滑流副作用的装置，其特征在于，风速发生装置(8)为可调速的轴流或离心风机。

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