风洞试验中喷管与外形固连的模型装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，包括：模型头部，模型主体，上部盖板，内部供气系统，天平，天平连接螺母，喷管段，尾支杆组成。使用喷管与外形固连的模型装置，实现了天平和喷管的安装，在较小的模型空间内，布置下供气管路的要求，采用本实用新型专利技术的风洞试验中喷管与外形固连的模型装置进行试验，针对小尺寸、小推力喷流提供测量方法，避免供气系统对气动力测量的干扰；测量模型气动力、喷流推力和喷流与来流的干扰力，最后通过技术手段再分辨出喷流与来流干扰力的值。该实用新型专利技术对高超声速飞行器的喷流研究具有很好的基础意义，可以解决很多试验中碰到的数据测量与模型设计的矛盾问题，具有深远地应用前景。

【技术实现步骤摘要】
风洞试验中喷管与外形固连的模型装置
本技术涉及一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，属于风洞试验

技术介绍
侧向喷流控制，因其适用空域大、速域大，可应用范围广而被用于飞行器姿态和轨道控制中。风洞试验是研究侧向喷流控制影响的重要途径。在风洞试验中为避免供气系统对测力系统的干扰，喷管与模型之间需要留有足够的缝隙，一般选取0.5mm宽度，根据模型加工、安装情况缝隙可能还需增大，以保证喷管与模型不会发生干涉。但喷流干扰作用在模型的面积是固定的，0.5mm宽的缝隙必定会影响喷流的作用面积，减小可以测量的喷流干扰力，影响试验准度。当喷管喉道大于1mm时，这种影响较小，可以不计；而当喷管喉道小于1mm时，喷流作用在模型上的面积应尽量保留，则喷管将与外形间无缝隙连接，或直接整体加工；喷管作为模型的一部分，其产生的推力和干扰力同时被天平测量。当喷管与外形作为整体加工时，喷管的供气系统因为硬连接，会直接影响天平测力，而气源本身来自于外界，实际也给模型带来外界的干扰力。本技术的重点是提供一种喷管与外形固连的模型装置，可以保证喷管与模型固连但同时喷管不对测力产生影响；其次该装置可以减缓供气系统对气动力测量的影响，风洞试验时达到准确测量喷流干扰力的目的。本技术的应用范围主要针对风洞实验模型中，尺寸小(喉道小于1mm)、推力小的喷管，测量其带来的干扰力和力矩。当喷管尺寸较大时，其推力可能与模型的气动力在同一量级上，如果应用该模型设计方式，天平需同时测量模型的气动力、喷流推力和喷流干扰力，后者一般比前两者小一到两个数量级，因此天平很难准确捕捉，试验精准度没有保证。所以，本技术主要针对小型喷管使用。
技术实现思路
本技术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。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，提供了一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，包括：模型头部，其内设置有用于连接模型主体的圆柱形空腔；模型主体，其一端为圆柱体结构，所述圆柱体结构的上侧设置有平台；所述圆柱体结构的内部设置有用于固定天平的阶梯型圆柱空腔；在所述圆柱体结构的前后两侧对称设置有梯形空腔；所述模型主体的中段下部为模型保留区，内部具有掏空区域Ⅰ；所述模型主体的另一端为喷管保留区，所述喷管保留区的内部上下设置有两个矩形槽；上部盖板，其与模型主体的模型保留区配合以组成模型中段，所述上部盖板具有掏空区域Ⅱ；所述掏空区域Ⅰ和掏空区域Ⅱ形成容纳天平的空间；天平，其内部具有通气管路，所述天平的一端与隔热套连接后安装在所述模型主体的阶梯型圆柱空腔内，另一端与尾支杆连接；内部供气系统，其包括U型通气弯头，所述U型通气弯头的一端通过连接管与天平的出气端连通，另一端通过连接管与紫铜管的一端连通；喷管段，其与所述喷管保留区相配合设置，所述喷管段内部设置有驻室；所述喷管段的一端上设置有通气连接入口；所述通气连接入口的一端与紫铜管的另一端通过连接管连通；所述通气连接入口的另一端与驻室连通；所述喷管段的另一端设置有与驻室连通的多个阶梯型圆柱通道；所述喷管段上设置有与多个阶梯型圆柱通道连通的多个喷管；其中，采用通气堵头组件和不通气堵头组件可拆卸连接在不同的阶梯型圆柱通道内以实现对相应喷管的供气；尾支杆，其内部具有通气管道，所述尾支杆的下侧设置有供风洞高压气源接入的通气入口，所述尾支杆的通气管道出口与天平的另一端连通；所述尾支杆的外侧设置有凹槽。优选的是，所述模型头部与模型主体通过销钉定位，螺钉锁紧；所述圆柱体结构的一侧端面上设置有用于安装退天平装置的三个螺纹孔。优选的是，所述连接管与紫铜管之间通过紫铜管转接头连接。优选的是，所述天平与尾支杆之间的连接方式为：所述天平的一端的外侧设置有螺纹，尾支杆的一端的外侧设置有反螺纹，通过天平连接螺母连接并把紧天平与尾支杆。优选的是，多个所述阶梯型圆柱通道中，直径最小的圆柱通道与驻室相连；直径中等的圆柱通道与喷管相连；直径最大的圆柱通道与模型尾部相连。优选的是，所述紫铜管采用软管替代。本技术至少包括以下有益效果：(1)使用喷管与外形固连的模型装置，发展了一种可以获得小尺寸、小推力喷流干扰力的试验技术，该装置克服了供气系统对测力系统的影响，首次在喷管与外形固连时获得了全部六分量气动力和力矩值，采用该装置进行试验，获得了喷流与来流的干扰力数据，对高超声速飞行器的喷流研究具有很好的基础意义，可以解决很多试验中碰到的数据测量与模型设计的矛盾问题，具有深远地应用前景。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术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是模型装置安装示意图；图2是模型头部剖面图；图3是模型主体中段等轴视图；图4是模型主体中段上视图；图5是模型主体中段前视图；图6是模型主体中段剖视图；图7是模型主体中段左视图；图8是上部盖板前视图；图9是上部盖板左视图；图10是U型通气弯头轴视图；图11是U型通气弯头上视剖视图；图12是天平示意图；图13是天平剖面示意图；图14是内部供气系统示意图；图15是连接管剖面图；图16是紫铜管转接头剖面图；图17是天平连接螺母示意图；图18是天平连接螺母剖面图；图19是喷管段示意图；图20是喷管段后视图；图21是图20喷管段A-A剖面图；图22是喷管段右视图；图23是图22喷管段B-B剖面图；图24是喷管段安装示意图；图25是尾支杆示意图；图26是尾支杆剖面图。具体实施方式：下面结合附图对本技术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。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本技术提供一种风洞试验中喷管与外形整体加工的模型装置，同时提供一种可针对该固连模型的试验方法。使用这种模型装置及试验方法，能够实现喷管与模型的固连安装，即喷管可以直接加工成模型外形的一部分，避免对天平测量的影响，达到小尺寸、小推力喷管喷流干扰准确测量的目的。专利中所涉及的飞行器外形用圆头双锥进行简要地示意。图1示出了一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，包括：模型头部1，模型主体2，上部盖板3，内部供气系统，天平8，天平连接螺母9，喷管段10，尾支杆11组成；其中，如图2所示，所述模型头部1，即模型的前端一段，位于天平前侧，不影响天平的安装；内部有一圆柱形空腔1-3；模型头部1与模型主体2通过该圆柱形空腔1-3连接，销钉定位，螺钉锁紧。模型头部1在保证外形和强度的情况下尽量掏空减重，材质一般选用30CrMnSia，调制、锻件；如图3～7所示，所述模型主体2涵盖了从模型头部连接处一直到模型尾部的大部分外形；所述模型主体与模型头部连接处的一端为圆柱体结构2-5，所述圆柱体结构2-5的上侧设置有平台2-1，用以调整模型天平；所述圆柱体结构2-5的内部设置有用于固定天平的阶梯型圆柱空腔2-7，其中，直径较小的圆柱空腔用来限制天平进程，把紧天平；直径较大的圆柱空腔用来与隔热套相连，然后与天平连接；在所述圆柱体结构的前后两侧，对称位置，各设置有一个梯形空腔2-6，该梯形空腔2-6不破坏圆柱体外形；一侧是为了喷管的供气管路可以穿过，另一侧是为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，其特征在于，包括：模型头部，其内设置有用于连接模型主体的圆柱形空腔；模型主体，其一端为圆柱体结构，所述圆柱体结构的上侧设置有平台；所述圆柱体结构的内部设置有用于固定天平的阶梯型圆柱空腔；在所述圆柱体结构的前后两侧对称设置有梯形空腔；所述模型主体的中段下部为模型保留区，内部具有掏空区域Ⅰ；所述模型主体的另一端为喷管保留区，所述喷管保留区的内部上下设置有两个矩形槽；上部盖板，其与模型主体的模型保留区配合以组成模型中段，所述上部盖板具有掏空区域Ⅱ；所述掏空区域Ⅰ和掏空区域Ⅱ形成容纳天平的空间；天平，其内部具有通气管路，所述天平的一端与隔热套连接后安装在所述模型主体的阶梯型圆柱空腔内，另一端与尾支杆连接；内部供气系统，其包括U型通气弯头，所述U型通气弯头的一端通过连接管与天平的出气端连通，另一端通过连接管与紫铜管的一端连通；喷管段，其与所述喷管保留区相配合设置，所述喷管段内部设置有驻室；所述喷管段的一端上设置有通气连接入口；所述通气连接入口的一端与紫铜管的另一端通过连接管连通；所述通气连接入口的另一端与驻室连通；所述喷管段的另一端设置有与驻室连通的多个阶梯型圆柱通道；所述喷管段上设置有与多个阶梯型圆柱通道连通的多个喷管；其中，采用通气堵头组件和不通气堵头组件可拆卸连接在不同的阶梯型圆柱通道内以实现对相应喷管的供气；尾支杆，其内部具有通气管道，所述尾支杆的下侧设置有供风洞高压气源接入的通气入口，所述尾支杆的通气管道出口与天平的另一端连通；所述尾支杆的外侧设置有凹槽。...

【技术特征摘要】
1.一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，其特征在于，包括：模型头部，其内设置有用于连接模型主体的圆柱形空腔；模型主体，其一端为圆柱体结构，所述圆柱体结构的上侧设置有平台；所述圆柱体结构的内部设置有用于固定天平的阶梯型圆柱空腔；在所述圆柱体结构的前后两侧对称设置有梯形空腔；所述模型主体的中段下部为模型保留区，内部具有掏空区域Ⅰ；所述模型主体的另一端为喷管保留区，所述喷管保留区的内部上下设置有两个矩形槽；上部盖板，其与模型主体的模型保留区配合以组成模型中段，所述上部盖板具有掏空区域Ⅱ；所述掏空区域Ⅰ和掏空区域Ⅱ形成容纳天平的空间；天平，其内部具有通气管路，所述天平的一端与隔热套连接后安装在所述模型主体的阶梯型圆柱空腔内，另一端与尾支杆连接；内部供气系统，其包括U型通气弯头，所述U型通气弯头的一端通过连接管与天平的出气端连通，另一端通过连接管与紫铜管的一端连通；喷管段，其与所述喷管保留区相配合设置，所述喷管段内部设置有驻室；所述喷管段的一端上设置有通气连接入口；所述通气连接入口的一端与紫铜管的另一端通过连接管连通；所述通气连接入口的另一端与驻室连通；所述喷管段的另一端设置有与驻室连通的多个阶梯型圆柱通道；所述喷管段上设置有与多个阶梯型圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐筠，许晓斌，朱涛，吴岸平，谢飞，邹琼芬，陈磊，孙鹏，何超，钟俊，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51