一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用。所述级间动态分离装置包括外套筒、设置在外套筒内的活塞杆、设置在活塞杆的一端用于驱动活塞杆沿轴向方向往复运动的气缸驱动装置和设置在活塞杆的另一端的曲柄连杆机构；曲柄连杆机构包括相对设置的两个曲柄连杆部件，曲柄连杆部件包括相连接的曲柄和连杆，连杆的一端连接在活塞杆上，曲柄的一端连接在外套筒上；气缸驱动装置通过驱动活塞杆沿轴向方向往复运动带动曲柄连杆机构向曲柄连杆机构的周边扩张运动或向曲柄连杆机构的中部收缩运动。本发明专利技术中的分离装置分离速度快、可靠性高、使用效率高，不会干涉分离后分离体级模型在流场中自由运动的过程。

A Dynamic Interstage Separation Device for Hypersonic Wind Tunnel Model and Its Application

The invention relates to a hypersonic wind tunnel model stage dynamic separation device and its application. The inter-stage dynamic separation device comprises an outer sleeve, a piston rod arranged in the outer sleeve, a cylinder driving device arranged at one end of the piston rod for driving the piston rod to reciprocate along the axial direction and a crank-connecting rod mechanism arranged at the other end of the piston rod; a crank-connecting rod mechanism comprises two relatively arranged crank-connecting rod components, and a crank-connecting rod component comprises a connecting crank and a connecting rod. One end of the connecting rod is connected to the piston rod, and the other end of the crank is connected to the outer sleeve. The cylinder driving device drives the crank-connecting rod mechanism to expand to the periphery of the crank-connecting rod mechanism or to contract to the middle of the crank-connecting rod mechanism by driving the piston rod to move reciprocating along the axial direction. The separating device of the invention has the advantages of fast separation speed, high reliability and high efficiency, and does not interfere with the free movement process of the separator-level model in the flow field after separation.

【技术实现步骤摘要】
一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用
本专利技术属于高超声速风洞模型级间动态分离试验
，尤其涉及一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用。
技术介绍
目前某些高超声速飞行器采用主体级和分离体级串联的布局方式，在主体级和分离体级的高超声速分离过程中，主体级和分离体级之间存在着复杂的流动现象，并伴随着相互干扰，严重影响到主体级和分离体级的气动特性和飞行姿态，甚至影响到分离方案的成败。因此，分离影响的大小如何、是否会造成主体级和分离体级在分离过程中发生碰撞而导致分离失败，需要进行相关风洞试验进行预先研究。风洞模型级间动态分离试验过程中，主体级和分离体级首先保持一个整体，待风洞启动且来流平稳后开始分离，测量分离过程中模型研究位置的瞬态压力或气动力，同时用高速摄像方法实时记录下分离的动态过程。风洞模型级间动态分离试验作为研究高超声速飞行器分离过程的重要手段，可以模拟分离过程中飞行器主体(主体级)和分离体(分离体级)的飞行姿态及相互位置关系，通过相应的测力、测压及高速摄像，可以获得飞行器主体和分离体在分离过程中的气动特性，及其分离轨迹。可为飞行器分离方案设计提供准确、可靠的试验数据，降低风险；同时，也可以评估现有高超声速飞行器分离方案的合理性和安全性。研制风洞模型级间动态分离装置是建立风洞模型级间动态分离试验技术的关键技术之一，但是，目前，还未见有能在高超声速风洞试验环境下实现模型主体级和分离体级快速分离的分离装置的相关报道。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用。本专利技术中的级间动态分离装置能实现高超声速风洞试验中模型主体级和分离体级之间的快速分离，分离速度快，可靠性高，本专利技术中的级间动态分离装置不会干涉分离后分离体级模型在流场中自由运动的过程。为了实现上述目的，本专利技术在第一方面提供了一种高超声速风洞模型级间动态分离装置，所述级间动态分离装置包括外套筒、设置在所述外套筒内的活塞杆、设置在所述活塞杆的一端用于驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动的气缸驱动装置和设置在所述活塞杆的另一端的曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构包括相对设置的两个曲柄连杆部件，所述曲柄连杆部件包括相连接的曲柄和连杆，所述连杆的一端连接在所述活塞杆上，所述曲柄的一端连接在所述外套筒上；所述气缸驱动装置通过驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动带动所述曲柄连杆机构向所述曲柄连杆机构的周边扩张运动或向所述曲柄连杆机构的中部收缩运动。优选地，所述气缸驱动装置包括气缸和设置在所述气缸内的气缸活塞，所述气缸活塞的一端伸出所述气缸与所述活塞杆连接。优选地，所述活塞杆通过联轴器和连接头与所述气缸活塞连接；所述连接头的一端与所述气缸活塞连接，所述连接头的另一端与所述联轴器连接。优选地，所述气缸驱动装置内设置有气缸供气控制结构，所述气缸供气控制结构包括连接在所述气缸的轴向方向的两侧的第一气管和第二气管；所述第一气管上设置有用于控制所述第一气管充气或排气的第一电磁阀，所述第二气管上设置有用于控制所述第二气管充气或排气的第二电磁阀。优选地，所述活塞杆设置有所述气缸驱动装置的一端设置有平键，所述外套筒上开设有与所述平键相配合的平键槽。优选地，所述级间动态分离装置还包括气缸安装筒，所述气缸设置在所述气缸安装筒内，所述外套筒的一端与所述气缸安装筒的端部连接。优选地，所述级间动态分离装置通过所述气缸安装筒固定在高超声速风洞的试验段内。优选地，两个所述曲柄连杆部件包括的两个所述曲柄之间通过第一销轴连接在所述外套筒上，两个所述曲柄连杆部件包括的两个所述连杆之间通过第二销轴连接在所述活塞杆上。优选地，每个所述曲柄连杆部件包括的所述曲柄和所述连杆之间通过第三销轴连接。本专利技术在第二方面提供了本专利技术在第一方面所述的级间动态分离装置在高超声速风洞模型级间动态分离试验中的应用。本专利技术与现有技术相比至少具有如下的有益效果：(1)本专利技术中的级间动态分离装置分离速度快、可靠性高、使用效率高，本专利技术中的所述分离装置不干涉分离后分离体级模型(分离体模型)在流场中自由运动的过程，避免了由于分离轨迹的不准，而影响评估高超声速飞行器分离方案的合理性和安全性的问题。(2)本专利技术中的级间动态分离装置能够承受风洞启动的冲击；在风洞启动时，强激波会对试验段中的模型及试验装置产生强烈的冲击，本专利技术中所述的分离装置中包括的气缸驱动装置能够通过所述活塞杆带动所述曲柄连杆机构向所述曲柄连杆机构的周边扩张运动，此时曲柄连杆机构张开向前和向上顶住分离体模型的内壁，分离体模型向前压紧主体级模型，分离体级与主体级形成一个整体，保证了主体级模型(主体模型)和分离体级模型的连接紧密性，不会出现模型松动甚至直接吹飞的现象，此时，所述分离装置能够起到模型支撑的作用，将分离体模型紧固住后，能有效抵御风洞启动时的冲击，保证了试验的安全性和可靠性。(3)本专利技术中的所述级间动态分离装置实现了高超声速风洞试验模型主体级和分离体级快速分离，建立与发展了风洞模型级间动态分离试验技术；本专利技术中的所述级间动态分离装置结构紧凑、布局合理，适应于安装装置的空间大小有限的环境，并且使用方便、分离速度快、使用效率高、稳定性好、可靠性高，可满足高超声速风洞模型级间动态分离试验的要求，能够广泛应用于风洞试验等领域。附图说明本专利技术附图仅仅为说明目的提供，图中的尺寸不一定与实际产品一致。图1是本专利技术一个具体实施方式中的高超声速风洞模型级间动态分离装置的结构示意图。图2是图1中A部分的放大图。图3是图1的部分结构示意图。图4是图1中级间动态分离装置在应用过程中，分离体级模型与曲柄连杆机构之间的位置关系图。图5是图1中气缸驱动装置中设置的气缸供气控制结构的气控配管图。图中：1：外套筒；1-1：平键槽；2：活塞杆；2-1：平键；3：气缸驱动装置；3-1：气缸；3-2：气缸活塞；3-3：第一气管；3-31：第一电磁阀；3-4：第二气管；3-41：第二电磁阀；4：曲柄连杆部件；4-1：曲柄；4-2：连杆；5：第一销轴；6：第二销轴；7：第三销轴；8：连接头；9：联轴器；10：气缸安装筒；10-1：延伸部；11：分离体级模型；12：储气罐。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在第一方面提供了一种高超声速风洞模型级间动态分离装置，图1是本专利技术一个具体实施方式中的高超声速风洞模型级间动态分离装置的结构示意图；图2是图1中A部分的放大图；图3是图1的部分结构示意图；图4是图1中级间动态分离装置在应用过程中，分离体级模型与曲柄连杆机构之间的位置关系图；图5是图1中气缸驱动装置中设置的气缸供气控制结构的气控配管图。在本专利技术中，例如，如图1、图2和图3所示，所述级间动态分离装置包括外套筒1、设置在所述外套筒1内的活塞杆2、设置在所述活塞杆2的一端用于驱动所述活塞杆2沿轴向方向往复运动的气缸驱动装置3和设置在所述活塞杆2的另一端的曲柄连杆机构；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高超声速风洞模型级间动态分离装置，其特征在于：所述级间动态分离装置包括外套筒、设置在所述外套筒内的活塞杆、设置在所述活塞杆的一端用于驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动的气缸驱动装置和设置在所述活塞杆的另一端的曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构包括相对设置的两个曲柄连杆部件，所述曲柄连杆部件包括相连接的曲柄和连杆，所述连杆的一端连接在所述活塞杆上，所述曲柄的一端连接在所述外套筒上；所述气缸驱动装置通过驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动带动所述曲柄连杆机构向所述曲柄连杆机构的周边扩张运动或向所述曲柄连杆机构的中部收缩运动。

【技术特征摘要】
1.一种高超声速风洞模型级间动态分离装置，其特征在于：所述级间动态分离装置包括外套筒、设置在所述外套筒内的活塞杆、设置在所述活塞杆的一端用于驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动的气缸驱动装置和设置在所述活塞杆的另一端的曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构包括相对设置的两个曲柄连杆部件，所述曲柄连杆部件包括相连接的曲柄和连杆，所述连杆的一端连接在所述活塞杆上，所述曲柄的一端连接在所述外套筒上；所述气缸驱动装置通过驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动带动所述曲柄连杆机构向所述曲柄连杆机构的周边扩张运动或向所述曲柄连杆机构的中部收缩运动。2.根据权利要求1所述的级间动态分离装置，其特征在于：所述气缸驱动装置包括气缸和设置在所述气缸内的气缸活塞，所述气缸活塞的一端伸出所述气缸与所述活塞杆连接。3.根据权利要求2所述的级间动态分离装置，其特征在于：所述活塞杆通过联轴器和连接头与所述气缸活塞连接；所述连接头的一端与所述气缸活塞连接，所述连接头的另一端与所述联轴器连接。4.根据权利要求2所述的级间动态分离装置，其特征在于：所述气缸驱动装置内设置有气缸供气控制结构，所述气缸供气控制结构包括连接在所述气缸的轴向方向的两侧的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：何超，许晓斌，孙鹏，向立光，邱怀，吴友生，唐友霖，
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：发明
国别省市：四川,51