翼型动态实验振幅角调节机构制造技术

一种翼型动态实验振幅角调节机构，以曲柄摇杆机构为基础，通过调整滑块位置与连杆长度实现翼型模型俯仰震荡时振幅角的精确调节。风洞顶部的驱动电机为整个装置提供动力来源，使所述调节机构的曲柄装置绕电机轴做圆周运动的同时通过连杆带动摇臂俯仰震荡，摇臂与震荡轴相连，进而带动震荡轴沿轴向进行周期性俯仰震荡，而实验所用的翼型模型通过耳片穿过动态实验专用转窗与震荡轴连接，最终实现翼型模型以特定振幅角进行周期性俯仰震荡运动。本实用新型专利技术能够为高机动性飞行器的翼型在不同振幅角条件下的气动性能评估供精确可靠的实验数据，并为其优化设计提供依据。

【技术实现步骤摘要】
翼型动态实验振幅角调节机构
本专利技术涉及航空航天风洞实验设备领域，具体为一种适用于连续式跨声速风洞翼型动态实验振幅角调节机构。
技术介绍
直升机是利用涡轴发动机带动直升机旋翼系统工作，从而产生升力、推力和控制力的飞行器、在民用领域和军事领域的应用十分广泛，旋翼系统的性能优劣直接决定了直升机的飞行性能和安全性能，而直升机旋翼的气动特性与其使用的翼型的动态特性息息相关，翼型在不同振幅角条件下的俯仰震荡产生的非定常动态失速现象对旋翼气动载荷、操纵特性、部件寿命有着至关重要的影响。旋翼系统在工作时，由于旋翼桨叶的挥舞和周期性变距的影响，后行桨叶相对于来流速度较小，为了平衡桨盘力矩，后行桨叶迎角通常较大，因此极易引起动态失速现象，而前行桨叶相对来流速度较大，极易产生激波，当激波较强时就会产生激波-附面层干扰现象，在迎角较小的情况下也会诱导前缘分离引起的动态失速。因此，在直升机旋翼系统周期性变距的过程中振幅角的大小直接影响了旋翼翼型的动态特性。目前，针对振幅角的大小对翼型动态失速现象的研究仍不完善，尤其是在大攻角条件下的动态特性的机理研究仍有待完善。而由轴流压缩机驱动的连续式跨声速风洞是一种可连续长时间运行的回流式跨声速空气动力学实验平台，其流场品质和实验效率远高于常规暂冲式风洞，并且针对翼型以一定振幅角进行周期性俯仰震荡的动态实验，其对风洞流的场品质和持续工作时长要求更高，因此在连续式跨声速风洞中开展不同振幅角对翼型动态特性影响的实验研究具有非常重要的意义，其可以为高速翼型的动态气动性能评估，优化设计提供精确可靠的实验数据。为了满足高机动性翼型的设计需求，世界主要航空技术发达国家均较早的开展了不同振幅角条件下翼型动态失速的相关研究。早在20世纪70年代末，McCroskey等人针对不同旋翼翼型开展了大量的风洞试验研究，初步揭示了平均迎角、振幅角、减缩频率等参数对翼型动态失速特性的影响；国内对不同振幅角条件下的翼型动态失速特性相关研究开展较晚，西北工业大学夏玉顺、郗忠祥、周瑞兴等人在《NACA0012翼型动态失速特性和测压方法的研究》航空学报、1996第17卷、第A1期P26-311000-6893公开了在NF-3风洞进行了NACA0012翼型在不同振幅角条件下动态失速相关研究，获得了较为完整的翼型的动态失速时的压力分布。其试验机构如图13所示，其中模型的振幅可通过改变滑块在转盘上不同的径向联接位置来调节，共有3个位置，可使实现5°、8°、10°的振幅角。国内外针对翼型不同振幅角条件下动态失速特性的试验研究大多都在低速风洞展开，已经不能满足未来高机动性飞行器对新型翼型的设计需求，并且这类振幅角调节机构存在安装调试难度较高、调节范围较小，可调角度较少等问题。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的安装调试难度较高、调节范围较小，以及可调角度较少的不足，本专利技术提出了一种翼型动态实验振幅角调节机构。本专利技术包括两根连杆、摇臂、曲柄和转动轴；其中，所述两根连杆之间通过长度调节螺杆连接。所述曲柄位于连接后的连杆的一端，将连杆的套环套装在曲柄的滑块的套环杆上，并使所述连杆的中心线与滑块的中心线相互垂直；在连接后的两根连杆的另一端套装在所述转动轴上。摇臂的一端亦套装在所述转动轴上；所述摇臂的另一端套装并固定在支撑试验件的震荡轴的一端。所述曲柄包括螺纹杆、旋转体、滑块和滑块压板。所述旋转体套装在驱动电机的电机轴上，使该旋转体能够以该电机轴为转动中心旋转。在该旋转体的两端分别固定有端盖，所述螺纹杆的两端分别安装在所述端盖的中心孔内。外方内圆的滑块套装在所述螺纹杆上。所述滑块的一侧表面有凸出的套环杆，并使所述套环杆与套环之间转动配合。在所述滑块的上表面安放有长条状的滑块压板，通过螺钉使该滑块压板压紧在该滑块的上表面。所述旋转体内有沿该旋转体长度方向延伸的方形空腔；该方形空腔的顶部有用于安放滑块压板的凹槽。在所述凹槽上开有多个贯通旋转体壳体的螺钉孔。在该旋转体的一个长边的侧表面有凸块，该凸块的中心有用于连接电机轴的螺纹孔；所述螺纹孔与方形空腔贯通，并使该螺纹孔的中心线与所述方形空腔长度方向的几何中心线相互垂直。在与凸块相对称的旋转体的另一个长边的侧表面开有条形的开孔，该开孔为滑块上的套环杆的滑道；所述套环杆滑道的有效可移动长度为0～36mm。所述滑块的外形为方形，并使该滑块与旋转体的方形空腔之间间隙配合。在该滑块的中心有与螺纹杆配合的螺纹孔。所述滑块一个侧表面有凸出的套环杆。所述连杆的一端焊接有套环，该套环中心孔的轴线与所述连杆的轴线空间垂直；所述套环的内径均略大于所配合的转动轴的外径或滑块上套环杆的外径，使各套环分别与所述转动轴或套环杆之间转动配合。所述连杆另一端端面的中心均有螺纹盲孔，该螺纹盲孔与长度调节螺杆通过螺纹配合。所述连杆的长度为980mm。所述长度调节螺杆的两端均为旋向相反的外螺纹；在该长度调节螺杆的中部有六方的凸台，在该凸台两侧的螺纹杆上分别套装有压紧螺母。所述摇臂的两端均有通孔，并且一端的通孔与转动轴转动配合。另一端的通孔与震荡轴配合，并通过螺钉固紧。所述摇臂两端通孔的中心线相互平行；所述摇臂两端通孔的中心距为210mm。本专利技术在空间有限的风洞驻室内通过转动轴将平面曲柄摇杆机构拓展为空间曲柄摇杆机构，充分利用了风洞解驻室内纵向的空间，并且能够减小震荡轴的长度；同时通过锁紧螺母固定滑块，使该滑块移动至螺纹杆上的任意位置时，二者之间都不会产生相对运动，因此本专利技术克服了现有振幅角调节机构在俯仰震荡过程中机械噪声和机械振动过大的缺陷；本专利技术通过改变滑块位置实现振幅角角度的连续可调，调节范围为0°至10°，克服了现有振幅角调节机构调节范围小、可调角度少的不足。基于上述特点，本专利技术能够为高机动性飞行器的翼型在不同振幅角条件下的气动性能评估供精确可靠的实验数据，并为其优化设计提供依据。为验证本专利技术的效果，采集了实时迎角数据：采样频率为20KHz，采集时长为1.024s，翼型震荡频率为11.05Hz，平均迎角为10°，振幅角为5°。振幅角幅值误差为±0.21°，满足连续式跨声速风洞翼型动态试验对振幅角调节精度的要求。本专利技术以曲柄摇杆机构为基础，通过调整滑块位置与连杆长度实现翼型模型俯仰震荡时振幅角的精确调节。风洞顶部的驱动电机为整个机构提供动力来源，在机构运行过程中曲柄绕电机轴做圆周运动的同时通过连杆带动摇臂俯仰震荡，摇臂与震荡轴相连，进而带动震荡轴沿轴向进行周期性俯仰震荡，而实验所用的翼型模型通过耳片穿过动态实验专用转窗与震荡轴连接，最终实现翼型模型以特定振幅角进行周期性俯仰震荡运动。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是旋转体的主视图。图3是图2的A-A向视图。图4是图2的俯视图。图5是曲柄的主视图。图6是图5的A-A向视图。图7是图5的俯视图。图8连杆的主视图。图9是图8的俯视图。图10是摇臂的主视图。图11是图10的俯视图。图12是本专利技术与驱动电机和震荡轴的连接示意图。图13是现有技术中NF-3振幅角调节机构的结构示意图。图中：1.曲柄；2.连杆；3.长度调节螺杆；4.转动轴；5.摇臂；6.螺纹杆；7.旋转体；8.滑块；9.滑块压板；10.震荡轴；11.电机轴；12.翼型模型；13.端盖。具体实施方式本实施例是一种连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翼型动态实验振幅角调节机构，其特征在于，包括两根连杆、摇臂、曲柄和转动轴；其中，所述两根连杆之间通过长度调节螺杆连接；所述曲柄位于连接后的连杆的一端，将连杆的套环套装在曲柄的滑块的套环杆上，并使所述连杆的中心线与滑块的中心线相互垂直；在连接后的两根连杆的另一端套装在所述转动轴上；摇臂的一端亦套装在所述转动轴上；所述摇臂的另一端套装并固定在支撑试验件的震荡轴的一端。

【技术特征摘要】
1.一种翼型动态实验振幅角调节机构，其特征在于，包括两根连杆、摇臂、曲柄和转动轴；其中，所述两根连杆之间通过长度调节螺杆连接；所述曲柄位于连接后的连杆的一端，将连杆的套环套装在曲柄的滑块的套环杆上，并使所述连杆的中心线与滑块的中心线相互垂直；在连接后的两根连杆的另一端套装在所述转动轴上；摇臂的一端亦套装在所述转动轴上；所述摇臂的另一端套装并固定在支撑试验件的震荡轴的一端。2.如权利要求1所述翼型动态实验振幅角调节机构，其特征在于，所述曲柄包括螺纹杆、旋转体、滑块和滑块压板；所述旋转体套装在驱动电机的电机轴上，使该旋转体能够以该电机轴为转动中心旋转；在该旋转体的两端分别固定有端盖，所述螺纹杆的两端分别安装在所述端盖的中心孔内；外方内圆的滑块套装在所述螺纹杆上；所述滑块的一侧表面有凸出的套环杆，并使所述套环杆与套环之间转动配合；在所述滑块的上表面安放有长条状的滑块压板，通过螺钉使该滑块压板压紧在该滑块的上表面。3.如权利要求2所述翼型动态实验振幅角调节机构，其特征在于，所述旋转体内有沿该旋转体长度方向延伸的方形空腔；该方形空腔的顶部有用于安放滑块压板的凹槽；在所述凹槽上开有多个贯通旋转体壳体的螺钉孔；在该旋转体的一个长边的侧表面有凸块，该凸块的中心有用于连接电机轴的螺纹孔；所述螺纹孔与方形空腔贯通，并使该螺纹孔的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泽阳，高超，郗忠祥，李方吉，吕哲，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61