风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及风洞技术领域，尤其涉及风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置及检测方法。所述装置为检测销，包括销头和配合段，其中，所述销头为一体式结构，其上部为圆锥体，中部为圆柱体，下部为喇叭口形，并与配合段连接，圆锥体的顶端为检测顶点；配合段为等直圆柱体，用于插入风洞试验模型待检测的测压底孔。本发明专利技术的装置简单易行、且具有通用性，测量方法高效便捷，底孔检测过程与全模三坐标检测工作可同步开展；检测灵活，结果可靠，具有很好的推广价值。推广价值。推广价值。

【技术实现步骤摘要】
风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及风洞
，尤其涉及风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]测量飞行器模型表面压力分布，是风洞试验中一项常规且重要的试验类型。通过测压试验，可以获得模型表面压力分布的气动规律、具体量值，细致的刻画出其流动形态，从微观角度精细化的掌握飞行器气动特性，为飞行器载荷设计、外形优化以及大气数据系统设计等诸多专业，提供丰富、详实、可靠的试验数据。
[0003]这类试验的基础是设计/加工可靠、精准的试验模型：测压试验模型。在模型表面设计、加工测压孔，通过这些分布于模型各处的测压孔最终获得模型表面压力数据，是这类型试验的技术思路与工程实现途径，也是目前测压类试验模型设计的通用技术方法。
[0004]高速风洞模型设计，已有相关标准予以规范。这其中，对于测压孔的技术要求十分严格且明确：测压孔轴线垂直于模型当地表面、且与当地表面法线之夹角不超过3
′
。
[0005]如何准确测量测压孔与当地物面的角度、评判其与标准值的偏差，是测压孔加工和检测的重要内容。
[0006]1、目前的测压孔设计、加工方法
[0007]如图1(a)所示为是现有的测压管加工、安装方法原理图；图1(b)是图1(a)的一个零件放大图，实际工作中，是将加工好的图1(b)零件通过过盈配合的方式安装/镶嵌至图1(a)的一个测压底孔中。广泛使用、业已成熟的测压孔设计、加工方法如下：
[0008](1)在模型整体加工的过程中，当进行到加工测压孔的工艺步骤/流程时，按照设计图纸要求的坐标点处，加工一个垂直于当地物面/模型表面的通孔，称其为“测压底孔”。目前，这一底孔广泛采用的尺寸为：直径Φ
底孔
＝3.0mm。
[0009](2)加工外径Φ
衬套外径
＝3.0mm铜质衬套，并在衬套中央加工一直径Φ
衬套内径
＝0.8mm的贯穿孔。这一衬套的作用在于，将测压管包裹其中，起到与测压管过盈配合(紧配合)与保护的作用；同时，这一衬套最终还要与模型进行配合安装，实现在模型表面进行压力测量的技术目的。一般而言，衬套高度H应大于模型壁厚，这样可以最大限度的增大与模型壁的配合面，增强衬套与模型之间配合的紧密度。
[0010](3)将“衬套+测压管”组件，通过过盈配合(衬套外径与底孔直径相同，加工时按照H7/h6的公差标准进行加工)方式紧密安装于测压底孔中，实现与模型的紧固配合与安装。有时，为了进一步加强这一安装的紧固性，还可涂抹粘合剂。
[0011]经过上述工艺流程，一个测压孔即完成装配。如此反复，最终完成模型设计中的所有测压孔装配。如图2所示为现有技术的一种垂直度检测装置结构图；图3为现有技术的螺纹垂直度检测装置结构图；
[0012]通过上述描述可见，测压底孔是否垂直当地物面，对于最终的测压孔垂直度具有决定性影响。
[0013]2、目前的检测手段
[0014]目前，尚无直接的底孔垂直度检测方法。如图4所示为现有技术的一种垂直度检测方法原理图；图5为现有技术的另一种垂直度检测方法原理图。
[0015]目前的机械加工领域，都是通过五轴数控机床实现对整个模型及测压底孔的加工。由于五轴数控机床加工精度较高，通过所谓“提高设备性能及工艺水平”来保证产品质量的思路，来保证底孔的加工质量。但这是一种间接的质量保证措施，并不能实现底孔垂直度直接检测，更不能给出垂直度偏差具体数据。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置及检测方法。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置，所述装置为检测销，包括销头和配合段，其中，
[0018]所述销头为一体式结构，其上部为圆锥体，中部为圆柱体，下部为喇叭口形，并与配合段连接，圆锥体的顶端为检测顶点；
[0019]配合段为等直圆柱体，用于插入风洞试验模型待检测的测压底孔。
[0020]作为上述装置的一种改进，所述销头的下部与配合段的扩开角为150
°
。
[0021]作为上述装置的一种改进，所述销头的长度不小于第一预设值，所述配合段的长度不小于第二预设值。
[0022]作为上述装置的一种改进，所述装置采用F141合金钢。
[0023]一种风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测方法，基于权利要求4所述的装置以及三坐标检测仪实现，所述方法包括：
[0024]将所述装置的配合段插入风洞试验模型待检测的测压底孔中；
[0025]采用三坐标检测仪测量得到所述装置的检测顶点P1的坐标为(x1，y1，z1)；
[0026]由待检测的测压底孔P0的理论坐标(x0，y0，z0)，以及检测顶点的坐标(x1，y1，z1)，得到向量为：
[0027][0028]对向量进行归一化处理，得到测压底孔实测法向为：
[0029][0030]令：
[0031]由测压底孔处模型表面归一化法向方向和测压底孔实测法向得到底孔偏斜角θ为：
[0032]θ＝arccos(N1*n1+N2*n2+N3*n3)；
[0033]判断θ是否小于阈值，如果为是，则该测压底孔符合垂直度的要求。
[0034]作为上述方法的一种改进，所述待检测的测压底孔P0的理论坐标(x0，y0，z0)以及
测压底孔所处模型表面归一化法向方向均预先通过三维设计软件获取。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0036]1、简单易行、且具有通用性，检测销是本项检测工作中用到的专用设备/装置，其对绝大多数模型之底孔均具有通用性，且基本不需要额外加工，我们常备有30个检测销，具备对30个底孔进行同时检测的能力，提高通用性，降低各方面成本；
[0037]2、高效便捷，底孔检测过程与全模三坐标检测工作同步开展，一趟检测工作完成后，全模加工精度与底孔垂直度检测随即完成，无需额外检测流程；测量精度与全模型精度相当；
[0038]3、检测的灵活性，需要检测哪些测压孔(特别是抽查、抽检底孔时)，只需将检测销安装于被检底孔即可，安装、拆卸十分便捷、灵活；检测底孔数量可多、可少，在检测过程中随时均以增减；
[0039]4、结果的可靠性、完整性。综合利用当前高性能三维绘图设计软件，以及成熟可靠的数学原理，准确、便捷的获取检测结果：偏差角度θ，所得结果，不仅给出实际的检测结果坐标值(据此，可直接判定加工是否合格)；还可给出具体的偏差角度值θ。
附图说明
[0040]图1(a)是现有的测压管加工、安装方法原理图
[0041]图1(b)是图1(a)的一个零件放大图；
[0042]图2是现有技术的一种垂直度检测装置结构图；
[0043]图3是现有技术的螺纹垂直度检测装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置，其特征在于，所述装置为检测销，包括销头和配合段，其中，所述销头为一体式结构，其上部为圆锥体，中部为圆柱体，下部为喇叭口形，并与配合段连接，圆锥体的顶端为检测顶点；配合段为等直圆柱体，用于插入风洞试验模型待检测的测压底孔。2.根据权利要求1所述的风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置，其特征在于，所述销头的下部与配合段的扩开角为150
°
。3.根据权利要求2所述的风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置，其特征在于，所述销头的长度不小于第一预设值，所述配合段的长度不小于第二预设值。4.根据权利要求3的风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测装置，其特征在于，所述装置采用F141合金钢。5.一种风洞测压试验模型测压底孔的垂直度检测方法，基于权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓军，张昌荣，徐扬帆，刘大伟，魏志，刘光远，王良锋，刘祥，熊贵天，郑杰匀，杨可朋，刘超，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：