一种实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机械设计和风洞试验，尤其涉及一种可以实现多姿态模拟的平板‑舵局部模型装置，属于机械涉及及航空航天工程领域。本发明专利技术装置通过灵活的模型设计方案，将模拟飞行器翼/舵局部气动环境的平板‑舵模型拆分成多个可动模块，具体包括平板、舵基板、转盘、舵轴和舵，实现模型多自由度姿态变化，在风洞中模拟飞行器翼/舵局部多姿态参数(攻角、侧滑角、舵偏角等)变化，为开展飞行器局部压力和热环境测量试验提供更有效的技术途径。

A plate rudder local model device for multi attitude simulation

【技术实现步骤摘要】
一种实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置
本专利技术涉及机械设计和风洞试验，尤其涉及一种可以实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，属于机械涉及及航空航天工程领域。
技术介绍
高超声速飞行器表面上存在多种形状和大小的部件、表面凸起物、凹坑和缝隙，例如电缆罩、吊耳、空气舵和舵基板等。凸起物的存在可能引起激波边界层干扰或激波与激波干扰等复杂流动，凸起物之间的相互干扰引起的复杂流场，产生局部热流和压力峰值，使热环境变得十分恶劣。凹坑的存在会对流场产生干扰而引起局部热流的增大，从而给飞行带来极大的安全隐患。目前通过理论方法预测这一类干扰热流分布还存在较大难度，这些区域的防热分析和防热设计主要依靠风洞试验数据及其验证的工程计算方法。因此在风洞中进行这类区域的测热试验是非常必要的。通常而言，风洞试验采用的是将飞行器全机缩比后的模型。而受到风洞口径限制，模型缩比后的尺寸通常较小，对传感器安装带来一定限制，测量的空间分布率也不够高；另一方面，局部凸起物的高度通常与飞行时边界层厚度一个量级，在经过较大比例的缩比后，风洞模型上凸起物的高度与边界层厚度之比与真实飞行情况相差较大，这就失去了风洞模拟的相似性。因此需要开展局部模拟试验。针对这些局部凸起物/翼舵，通常采用平板+凸起物/翼舵的模拟方式，对于尺度小的凸起物，模型缩比往往能达到1:1，而对于翼和舵，缩比也能够达到1:2左右，这样对于局部流动的模拟就更加真实，能获得的数据更加详实。而相对于基本固定各类凸起物，舵之类的控制面在飞行器上是要改变姿态的，这就对局部模型的结构设计提出了更进一步的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可以实现多姿态模拟的模型设计结构，在风洞中模拟飞行器翼/舵局部多姿态参数(攻角、侧滑角、舵偏角等)变化，为开展飞行器局部压力和热环境测量试验提供更有效的技术途径，获得支撑飞行器局部精细化设计所需的地面试验数据。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：一种实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，包括平板、舵基板、转盘、舵轴和舵，所述舵基板和所述转盘固定连接形成舵基板-转盘组合体，所述舵基板-转盘组合体与平板活动连接以实现在平板上转动，所述舵轴垂直贯穿连接转盘、舵基板和舵底面，通过与转盘可拆卸活动连接实现控制舵轴与转盘之间的角度变化，所述舵设置在舵轴上方与所述舵轴可拆卸连接。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述舵基板-转盘组合体通过均布在转盘边缘的4-8个螺钉与平板连接，具体说，可以选择平板上不同的配合孔位，这样在平板上转动舵基板-转盘组合体时可以针对其相对平板的姿态进行调整。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述舵基板中轴线与平板中轴线的夹角范围达±40°。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述舵轴通过均布在转盘下方的4-8个螺钉与转盘连接，具体说，同样可以选择不同位置的装配孔，从而实现舵轴与转盘之间的角度变化。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述舵通过其底面上的台阶与舵轴装配，且在舵上方采用螺钉压紧，具体说，舵在高度方向的移动被固定但仍能够绕舵轴转动。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述舵后方设置有定位结构，用于控制舵与舵基板之间的夹角。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述设置在舵后方的定位结构包括定位销和销孔，所述定位销设置在舵上，所述销孔设置在舵基板后方。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述平板-舵局部模型整体的可调俯仰角范围为0～30°。在上述实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中，所述转盘与舵轴下方的把紧螺钉之间设置有垫片，当舵轴较粗时，垫片面积足够大，其本身能够保证缝隙高度的调节精度，当舵轴较小时，可以在定位销处增加辅助垫片。本专利技术的核心思路在于通过灵活的模型设计方案，将模拟飞行器翼/舵局部气动环境的平板-舵模型拆分成多个可动模块，实现模型多自由度姿态变化，最终实现对飞行器攻角、侧滑角、舵偏角变化的模拟，从而获得可靠的地面压力和热环境试验数据，为开展飞行器局部压力和热环境测量试验提供更有效的技术途径。本专利技术与现有技术相比的优点如下：(1)本专利技术的实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，提高了平板-舵局部模型所能模拟的自由度维度。(2)本专利技术的实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，将模拟飞行器翼/舵局部气动环境的平板-舵模型拆分成多个可动模块，结构简便、可靠，易于在试验中改变模型姿态。(3)本专利技术的实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，局部模型缩比更接近真实尺度，可以实现更精细的流动模拟，试验数据更加准确详实。附图说明图1为本专利技术实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置结构示意图；图2为本专利技术实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置中舵轴局部剖视图；图3为本专利技术实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置模拟的不同攻角-舵偏角组合效果举例；附图标识如下：1-平板；2-舵基板；3-舵轴；4-舵；5-转盘；6-舵底面；7-压紧螺母；8-螺钉；9-垫片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：图1给出了本专利技术一套采用了可以实现多姿态模拟的模型设计结构的平板-舵模型。该模型主要由1平板、2舵基板、3舵轴、4舵、5转盘等几个部件组成(与变姿态无关的结构不在这里介绍)，所述舵基板和所述转盘固定连接形成舵基板-转盘组合体，所述舵基板-转盘组合体与平板活动连接以实现在平板上转动，所述舵轴垂直贯穿连接转盘、舵基板和舵底面，通过与转盘可拆卸活动连接实现控制舵轴与转盘之间的角度变化，所述舵设置在舵轴上方与所述舵轴可拆卸连接。该模型的主要功能是在风洞中模拟飞行器水平空气舵局部的流动环境，从而获取试验数据。在几个部件中，舵基板和转盘固连，可以视作一体。而舵轴、舵、舵基板-转盘相对平板的姿态都可以进行调整，从而达到模拟飞行器姿态角变化的目的以及舵轴迎风热流测量的要求。具体而言，舵基板-转盘组合体可以看作是飞行器机身，通过转盘边缘的一周均布的6个螺钉与平板相连，可以选择平板上不同的配合孔位，实现舵基板-转盘组合体在平板上的转动。转动后，舵和舵轴也随之偏转，因此该姿态变化可以被看成飞行器整体的姿态变化，对于所模拟的水平舵局部而言，也就是俯仰方向的攻角变化。舵基板中轴线与平板中轴线的夹角等效为飞行器攻角α，能够模拟的攻角范围可达±40°。空气舵作为飞行器的控制面，是需要根据飞行状况改变其姿态的，而风洞模型为了实现这个目的，舵轴和舵都设计成了独立的零件。如图2所示，舵轴由下至上贯穿了转盘、舵基板、舵底面，在下方通过一圈螺钉与转盘连接，同样可以选择不同位置的装配孔，从而实现舵轴与转盘之间的角度变化。这样做的好处是可以维持舵轴迎风面上的测点与来流方向始终一致，方便分析比对最终的数据。舵通过其底面上的台阶与舵轴装配，再在上方由螺钉压紧，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，其特征在于，包括平板、舵基板、转盘、舵轴和舵，所述舵基板和所述转盘固定连接形成舵基板-转盘组合体，所述舵基板-转盘组合体与平板活动连接以实现在平板上转动，所述舵轴垂直贯穿连接转盘、舵基板和舵底面，通过与转盘可拆卸活动连接实现控制舵轴与转盘之间的角度变化，所述舵设置在舵轴上方与所述舵轴可拆卸连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，其特征在于，包括平板、舵基板、转盘、舵轴和舵，所述舵基板和所述转盘固定连接形成舵基板-转盘组合体，所述舵基板-转盘组合体与平板活动连接以实现在平板上转动，所述舵轴垂直贯穿连接转盘、舵基板和舵底面，通过与转盘可拆卸活动连接实现控制舵轴与转盘之间的角度变化，所述舵设置在舵轴上方与所述舵轴可拆卸连接。


2.根据权利要求1所述的实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，其特征在于，所述舵基板-转盘组合体通过均布在转盘边缘的4-8个螺钉与平板连接。


3.根据权利要求1所述的实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，其特征在于，所述舵基板中轴线与平板中轴线的夹角范围达±40°。


4.根据权利要求1所述的实现多姿态模拟的平板-舵局部模型装置，其特征在于，所述舵轴通过均布在转盘下方的4-8个螺钉与转盘连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚大鹏，陈星，王丹，谌君谋，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11