專利名稱：一種用于高超聲速風(fēng)洞連續(xù)變凸起物高度的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高超聲速風(fēng)洞內(nèi)可連續(xù)變凸起物高度的試驗(yàn)裝置，可在一次風(fēng)洞吹風(fēng)中完成多個(gè)凸起物高度的試驗(yàn)，屬于試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高速飛行器表面存在各種各樣的凸起物，如機(jī)翼安裝在機(jī)身上、或各種掛架安裝在機(jī)翼或機(jī)身上，破壞了原來(lái)光順的機(jī)身或機(jī)翼表面，形成有凸起的表面形狀。表面凸起物引起局部干擾，形成復(fù)雜的激波/邊界層干擾流場(chǎng)，使凸起物附近的力、熱載荷發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致局部力、熱載荷峰值，可能引起飛行器結(jié)構(gòu)破壞，直接關(guān)系到飛行器部件設(shè)計(jì)與性能估計(jì)。
其中有幾類凸起物可簡(jiǎn)化為鈍舵、圓柱或方柱等基礎(chǔ)研究外形，通過(guò)研究這幾類基礎(chǔ)外形安裝在平板上引起的復(fù)雜流動(dòng)特征，揭示其內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理，為飛行器設(shè)計(jì)提供基石出。
表面凸起物引起的復(fù)雜干擾特性受到很多參數(shù)的影響，其中凸起物高度是影響流動(dòng)特性的一個(gè)重要參數(shù)，為了研究凸起物高度變化對(duì)流場(chǎng)特性的影響，需要進(jìn)行不同高度凸起物的試驗(yàn)研究，并最終確定力、熱的峰谷值載荷及影響范圍。
通常一次風(fēng)洞試驗(yàn)只能獲得一種凸起物高度的試驗(yàn)結(jié)果，需要多次試驗(yàn)獲得不同凸起物高度的試驗(yàn)結(jié)果。這樣做法的缺陷是
逐次試驗(yàn)的工作量大；
由于每個(gè)模型的高度是限定的，限制了試驗(yàn)的靈活性；
在試驗(yàn)中，風(fēng)洞吹風(fēng)次數(shù)多，花費(fèi)高；
由于多次啟動(dòng)，試驗(yàn)參數(shù)很難完全重復(fù)而難于提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)可比的精度。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可連續(xù)變凸起物高度的試驗(yàn)裝置，該裝置在使用中體現(xiàn)了靈活性、經(jīng)濟(jì)性，并提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種用于高超聲速風(fēng)洞連續(xù)變凸起物高度的試驗(yàn)裝置，其特征在于包括凸起物模型、平板、傳動(dòng)系統(tǒng)及支架系統(tǒng)；所述的傳動(dòng)系統(tǒng)包括手柄、 主動(dòng)軸、齒輪系、圓柱底座、套杯和從動(dòng)軸；支架系統(tǒng)用于將平板固定在風(fēng)洞內(nèi)的某一高度處，平板的平面方向與風(fēng)洞內(nèi)的來(lái)流一致；平板上開(kāi)孔，該孔形狀與凸起物模型外形一致， 使凸起物模型在該孔中能夠自由上下滑動(dòng)且二者間隙足夠??；凸起物模型的下端與圓柱底座，圓柱底座側(cè)表面對(duì)稱安裝一對(duì)平鍵，該平鍵的鍵槽位于與平板下表面固連的套杯內(nèi)表面，套杯內(nèi)表面與平板上開(kāi)孔內(nèi)表面相承接，平鍵與鍵槽的滑動(dòng)配合，限制凸起物模型及圓柱底座的周圍運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)軸上端具有一段螺紋，從而與圓柱底座的內(nèi)螺紋孔配合，并可納入到凸起物模型的內(nèi)腔中；從動(dòng)軸下部與齒輪系的末級(jí)齒輪固連，齒輪系的主動(dòng)齒級(jí)上連接主動(dòng)軸，主動(dòng)軸上端懸掛在支架系統(tǒng)的底座上，主動(dòng)軸下端伸出風(fēng)洞試驗(yàn)段洞體下部，該伸出端安裝手柄。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
(1)本發(fā)明用于高超聲速風(fēng)洞內(nèi)可連續(xù)改變凸起物高度的試驗(yàn)裝置，可根據(jù)試驗(yàn)狀態(tài)需要，在一次吹風(fēng)過(guò)程中靈活調(diào)整凸起物的高度；減少了所需加工試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄?shù)量； 不同高度凸起物試驗(yàn)在相同試驗(yàn)參數(shù)下完成，提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)可比的精度，減少了風(fēng)洞啟動(dòng)、停車次數(shù)，降低了所需的試驗(yàn)花費(fèi)，提高試驗(yàn)效率。通過(guò)在高超聲速風(fēng)洞內(nèi)完成了可變高度圓柱模型試驗(yàn)，獲得了可靠、詳細(xì)的試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，驗(yàn)證了本發(fā)明的靈活性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。
(2)本發(fā)明可在一次風(fēng)洞吹風(fēng)中完成多個(gè)凸起物高度的試驗(yàn)，從而可減少加工試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄?shù)量，降低試驗(yàn)花費(fèi)，提高試驗(yàn)效率及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可比精度。


圖1為裝置示意圖2為本發(fā)明獲得的不同高度圓柱干擾流場(chǎng)紋影照片。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明包括凸起物模型、平板1、支架系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)。如圖1所示，所述的傳動(dòng)系統(tǒng)包括手柄10、主動(dòng)軸9、齒輪系、圓柱底座5、套杯4和從動(dòng)軸3 ；支架系統(tǒng)用于將平板 1固定在風(fēng)洞內(nèi)的某一高度處，平板1的平面方向與風(fēng)洞內(nèi)的來(lái)流一致；凸起物模型可以為圓柱，也可以為方柱等等，平板1上開(kāi)孔形狀與凸起物模型外形一致，下面以凸起物模型為圓柱為例詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
在平板1上開(kāi)孔，孔內(nèi)表面按滑動(dòng)配合要求加工，使圓柱2在其中上下滑動(dòng)時(shí)，其間的間隙足夠小。圓柱下端與圓柱底座5連接。底座側(cè)表面對(duì)稱安裝一對(duì)平鍵，鍵槽則位于與平板1下表面固連的套杯4內(nèi)表面，套杯4內(nèi)表面與平板1孔內(nèi)表面相承接，平鍵與鍵槽的滑動(dòng)配合，限制了圓柱2及圓柱底座5的周圍運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)軸3上端有很長(zhǎng)一段是螺紋， 從而與圓柱底座5的內(nèi)螺紋孔配合，并可納入到圓柱2的內(nèi)腔中。從動(dòng)軸3下部與齒輪6 固連，齒輪6則與中間齒輪7和主動(dòng)齒輪8組成一齒輪系，主動(dòng)齒輪8上連接著主動(dòng)軸9。 該軸上端懸掛在平板支架底座上，下端伸出風(fēng)洞試驗(yàn)段洞體下部。搖動(dòng)主動(dòng)軸9上的手柄 10，三齒輪相繼傳動(dòng)，并帶動(dòng)從動(dòng)軸3旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺紋傳動(dòng)使底座5連帶圓柱在套杯4內(nèi)表面上下滑動(dòng)。
上述支架系統(tǒng)與平板固連，起支撐與固定平板作用。上述傳動(dòng)系統(tǒng)中需要標(biāo)定手柄轉(zhuǎn)動(dòng)量值與凸起物高度(相對(duì)于平板)變化量之間的關(guān)系。
風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具體實(shí)施如下
(1)確定本次風(fēng)洞吹風(fēng)過(guò)程中需要改變的凸起物高度值(相對(duì)于平板)
(2)調(diào)整凸起物高度到初始值
(3)風(fēng)洞啟動(dòng)運(yùn)行。
(4)觀察并記錄流場(chǎng)特性變化情況，包括
圓柱迎風(fēng)中心線及平板前干擾區(qū)表面壓強(qiáng)測(cè)量
表面油流顯示與記錄
紋影記錄
(5)本高度下的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成后，根據(jù)需要改變的凸起物高度變化量確定手柄轉(zhuǎn)動(dòng)量，實(shí)驗(yàn)人員搖動(dòng)風(fēng)洞洞體外手柄到需要位置從而準(zhǔn)確調(diào)整凸起物高度到下一個(gè)預(yù)定值，并完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
(6)完成預(yù)定的所有不同凸起物高度下的干擾特性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
(7)風(fēng)洞運(yùn)行結(jié)束。
利用本發(fā)明獲得的不同高度圓柱干擾流場(chǎng)紋影照片見(jiàn)圖2。照片中顯示了分離激波與主激波及兩者相交形成的三叉點(diǎn)等波系結(jié)構(gòu)。圖加中由于圓柱高度低，引起的激波比較弱，不能分辨出分離激波與主激波。隨著圓柱高度的增加，在圖2b中可清楚的分辨出分離激波、主激波及兩者的相交，三叉點(diǎn)靠近圓柱前緣頂端。圖2c和圖2d中分離激波與主激波在圓柱迎風(fēng)面上游相交，三叉點(diǎn)下游的波系直接撞擊到迎風(fēng)面上，主激波的強(qiáng)度明顯加強(qiáng)。這些結(jié)果可用于凸起物高度變化對(duì)流場(chǎng)特性影響研究。
本發(fā)明未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種用于高超聲速風(fēng)洞連續(xù)變凸起物高度的試驗(yàn)裝置，其特征在于包括凸起物模型O)、平板(1)、傳動(dòng)系統(tǒng)及支架系統(tǒng)；所述的傳動(dòng)系統(tǒng)包括手柄(10)、主動(dòng)軸(9)、齒輪系、圓柱底座(5)、套杯(4)和從動(dòng)軸(3)；支架系統(tǒng)用于將平板(1)固定在風(fēng)洞內(nèi)的某一高度處，平板(1)的平面方向與風(fēng)洞內(nèi)的來(lái)流一致；平板(1)上開(kāi)孔，該孔形狀與凸起物模型外形一致，使凸起物模型( 在該孔中能夠自由上下滑動(dòng)且二者間隙足夠??；凸起物模型O)的下端與圓柱底座(5)，圓柱底座( 側(cè)表面對(duì)稱安裝一對(duì)平鍵，該平鍵的鍵槽位于與平板(1)下表面固連的套杯內(nèi)表面，套杯內(nèi)表面與平板(1)上開(kāi)孔內(nèi)表面相承接，平鍵與鍵槽的滑動(dòng)配合，限制凸起物模型⑵及圓柱底座(5)的周圍運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)軸(3) 上端具有一段螺紋，從而與圓柱底座(5)的內(nèi)螺紋孔配合，并可納入到凸起物模型( 的內(nèi)腔中；從動(dòng)軸C3)下部與齒輪系的末級(jí)齒輪固連，齒輪系的主動(dòng)齒級(jí)上連接主動(dòng)軸(9)，主動(dòng)軸(9)上端懸掛在支架系統(tǒng)的底座上，主動(dòng)軸(9)下端伸出風(fēng)洞試驗(yàn)段洞體下部，該伸出端安裝手柄(10)。
全文摘要
一種用于高超聲速風(fēng)洞連續(xù)變凸起物高度的試驗(yàn)裝置，支架系統(tǒng)用于將平板固定在風(fēng)洞內(nèi)的某一高度處，平板的平面方向與風(fēng)洞內(nèi)的來(lái)流一致；平板上開(kāi)孔，該孔形狀與凸起物模型外形一致，使凸起物模型在該孔中能夠自由上下滑動(dòng)且二者間隙足夠?。煌蛊鹞锬Ｐ偷南露伺c圓柱底座，圓柱底座側(cè)表面對(duì)稱安裝一對(duì)平鍵，該平鍵的鍵槽位于與平板下表面固連的套杯內(nèi)表面，套杯內(nèi)表面與平板上開(kāi)孔內(nèi)表面相承接，平鍵與鍵槽的滑動(dòng)配合，限制凸起物模型及圓柱底座的周圍運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)軸上端具有一段螺紋，從而與圓柱底座的內(nèi)螺紋孔配合，并可納入到凸起物模型的內(nèi)腔中；從動(dòng)軸下部與齒輪系的末級(jí)齒輪固連，齒輪系的主動(dòng)齒級(jí)上連接主動(dòng)軸，主動(dòng)軸上端懸掛在支架系統(tǒng)的底座上，主動(dòng)軸下端伸出風(fēng)洞試驗(yàn)段洞體下部，該伸出端安裝手柄。
文檔編號(hào)G01M9/00GK102494863SQ20111036407
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者倪招勇, 劉耀峰, 李素循, 陳永康 申請(qǐng)人:中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院