本发明专利技术涉及飞行器模型试验设备领域，具体是一种非定常立式风洞，包括洞体，所述洞体内设有风力段、试验段、主通道、副通道，所述试验段沿竖直方向设置；所述风力段、主通道、试验段依次连接并构成主循环回路，所述风力段、副通道连接并构成副循环回路；所述风力段包括风力产生装置、滑阀、第一动力装置；所述风力产生装置用于产生气流并输送给主通道和副通道；所述第一动力装置用于驱动滑阀往复运动；所述滑阀的往复运动能够调节主通道进风口和副通道进风口的大小。本发明专利技术通过滑阀的往复运动，将风力产生装置产生的气流分配给主循环回路和副循环回路，从而在在风洞试验中获得更加真实的模拟条件，提高非定常风洞试验的精度。
【技术实现步骤摘要】
一种非定常立式风洞
本专利技术涉及飞行器模型试验设备领域，具体是一种非定常立式风洞。
技术介绍
风洞，是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状试验设备，它是进行空气动力试验最常用、最有效的工具。按照风洞中试验段气流的流动方向，风洞可分为立式风洞和水平风洞，其中立式风洞能够产生垂直方向的气流，主要用于飞行器，尤其是垂直起降飞行器、直升机和飞行器的尾旋性能的模拟试验、跳伞模拟试验等。现有的大部分风洞中的风速是恒定的，如中国的CARDC5米单回流立式风洞(引证文献)，美国兰利研究中心6.1米环流式立式风洞(引证文献)，法国SV4环流式立式风洞(引证文献)，以及美国莱特航空试验室单回流式立式风洞(引证文献)等。CN102213638A公开了一种具有内外腔的闭式循环的风洞系统，包括内腔和包围内腔的外腔，外腔在其两端与内腔相连通；动力系统，用于提供动力，使气体在闭式循环系统中循环。该风洞系统仅能提供定常风速，然而，在风洞试验中，为了获得更加真实的模拟条件，试验段的风速需要能快速改变。比如，飞行器在过失速机动飞行过程中，伴随飞行器机动飞行时姿态的变化，其飞行速度会变化很大，甚至变化量达到100-200公里/小时。理论和试验结果表明，在空气动力学非线性区域，来流速度的变化，甚至很小的变化，都可能触发飞行器飞行性能的激烈变化(例如前缘涡的破裂)。这些影响将叠加到风速的非定常特性中，需要综合处理。再比如，由于直升机等垂直飞行器发展的需要，来流的阵风影响以及垂直机动飞行的要求，需要在立式风洞中提供非定常的流场并进行非定常试验；飞行器失速、尾旋及过机动飞行都需要改变来流速度。可见，定常风洞无法满足空气动力试验的要求。CN107084830A公开了一种大气边界层风洞的非定常风的模拟方法，在风洞的进风端安装送风风机，出风端安装出风风机，通过改变进、出口变频器风机的电流频率，分别获得出风风机和送风风机的变频器频率变化，通过变频器的频率值变化调节多风机转速来控制风洞内风速，实现恒定风速、正弦风速调节。该风洞存在以下缺点：(1)参见该文献的附图6，该风洞仅能在大的平均风速下叠加了小的气流脉动，气流的速度在10米/秒量级，而速度变化不到1米/秒，主气流的频率仅又约为0.03Hz，远低于一般直升机要求的主气流的频率和速度的要求，无法满足研发飞行器空气动力学和飞行性能的要求；(2)由于持续的进风和出风，导致流量损失极大，能耗高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种非定常立式风洞，通过滑阀的往复运动，将风力产生装置产生的气流分配给主循环回路和副循环回路，从而在在风洞试验中获得更加真实的模拟条件，提高非定常风洞试验的精度。所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种非定常立式风洞，包括洞体，所述洞体内设有风力段、试验段、主通道、副通道，所述试验段沿竖直方向设置；所述风力段、主通道、试验段依次连接并构成主循环回路，所述风力段、副通道连接并构成副循环回路；所述风力段包括风力产生装置、滑阀、第一动力装置；所述风力产生装置用于产生气流并输送给主通道和副通道；所述第一动力装置用于驱动滑阀往复运动；所述滑阀的往复运动能够调节主通道进风口和副通道进风口的大小。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)滑阀运动过程中，流经主通道和副通道的总流量不变，而流经主通道和副通道的流量比值随滑阀的位置而改变，从而改变试验段的风速，能够在风洞试验中获得更加真实的模拟条件，提高非定常风洞试验的精度；(2)相对于开放式风洞，本专利技术的气流在风洞中循环，能够极大的减少流量损失，而且，滑阀将风力产生装置产生的气流分配给主循环回路和副循环回路，两路气流互不影响，能够减小气流的压力损失，从而节约能耗，还能降低扰流对试验的不良影响，提高试验精度。本专利技术的技术方案还有：所述风力段还包括运动转换机构，所述运动转换机构用于将第一动力装置的转动转换为滑阀的周期运动，从而在试验段获得高频的、可控的非定常风，相对于单纯通过变频方式改变风速，本专利技术的频率更高，能够满足研发飞行器空气动力学和飞行性能的要求。本专利技术的技术方案还有：所述运动转换机构为苏格兰轭；所述苏格兰轭包括曲柄和滑杆，所述第一动力装置与曲柄连接，所述曲柄上设有滚子，所述滑杆可竖直滑动地安装在洞体内，所述滑杆上设有水平的滑槽，所述滚子位于滑槽内，所述滑杆与滑阀连接；优选的，所述第一动力装置为变频电机。采用本方案，通过调节曲柄的长度、第一动力装置的转速、滑阀与滑杆的连接位置能够分别改变试验段风速变化的幅值、频率、振动平衡点；通过使第一动力装置输出的转速非匀速，能够改变试验段风速变化的波形，即飞行器模型的速度剖面。本专利技术的技术方案还有：所述风力产生装置包括第二动力装置、风扇叶片、整流罩，所述第二动力装置用于驱动风扇叶片旋转，所述整流罩与风扇叶片同轴，所述整流罩呈流线型。采用本方案，气流在整流罩表面主要表现为层流，能够减小气体阻力。本专利技术的技术方案还有：所述洞体内还设有收缩段、第一扩散段、第二扩散段，所述风力段、主通道、收缩段、试验段、第一扩散段、第二扩散段依次连接并构成主循环回路，所述风力段、副通道、第二扩散段依次连接并构成副循环回路。在本方案中，收缩段的作用是均匀加速气流，使其达到试验段需要的流速，并减少气流的紊流度；第一扩散段、第二扩散段的作用是将气流的动能恢复为压力能，从而减少气流在第一扩散段下游、第二扩散段下游的能量损失。本专利技术的技术方案还有：所述洞体内还设有模型驱动系统，所述模型驱动系统包括飞行器模型、六自由度并联机构、第三动力装置；所述六自由度并联机构与飞行器模型连接，所述六自由度并联机构用于驱动飞行器模型沿三个直角坐标轴移动和绕三个直角坐标轴转动；所述第三动力装置用于驱动第一扩散段绕竖直轴旋转。在本方案中，六自由度并联机构用于驱动飞行器模型沿三个直角坐标轴移动和绕三个直角坐标轴转动，从而实现飞行器模型的前后、沉浮、侧滑、俯仰、偏航、滚转；结合绕竖直轴旋转的第一扩散段，能够实现飞行器模型在非定常流场下的滚动、章动和滚动的三周期运动模态和锥动运动等模态。本专利技术的技术方案还有：所述模型驱动系统还包括尾支杆和第四动力装置，所述六自由度并联机构与尾支杆连接，所述六自由度并联机构能够驱动尾支杆沿三个直角坐标轴移动和绕三个直角坐标轴转动；所述飞行器模型安装在尾支杆上，所述第四动力装置用于驱动飞行器模型相对于尾支杆转动。由于六自由度并联机构使飞行器模型的转动角度受限(一般为20°到25°)，因此，无法实现飞行器模型的大角度滚转。采用本方案，通过第四动力装置，能够实现飞行器模型的大角度滚转。本专利技术的技术方案还有：所述飞行器模型上安装有控制面和第五动力装置，所述第五动力装置用于驱动控制面相对于飞行器模型偏转。在本方案中，结合控制面的偏转，再由实际飞行器动力学参数(不是飞行器模型的动力学参数)和设计的飞控律，经实验室中心计算机用离散化的方法使控制面偏转到新的指定位置，并算出下一时间微段飞本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非定常立式风洞，包括洞体(1)，其特征在于：所述洞体(1)内设有风力段(2)、试验段(3)、主通道(4)、副通道(5)，所述试验段(3)沿竖直方向设置；所述风力段(2)、主通道(4)、试验段(3)依次连接并构成主循环回路，所述风力段(2)、副通道(5)连接并构成副循环回路；所述风力段(2)包括风力产生装置、滑阀(6)、第一动力装置(7)；所述风力产生装置用于产生气流并输送给主通道(4)和副通道(5)；所述第一动力装置(7)用于驱动滑阀(6)往复运动；所述滑阀(6)的往复运动能够调节主通道(4)进风口和副通道(5)进风口的大小。/n
【技术特征摘要】
1.一种非定常立式风洞，包括洞体(1)，其特征在于：所述洞体(1)内设有风力段(2)、试验段(3)、主通道(4)、副通道(5)，所述试验段(3)沿竖直方向设置；所述风力段(2)、主通道(4)、试验段(3)依次连接并构成主循环回路，所述风力段(2)、副通道(5)连接并构成副循环回路；所述风力段(2)包括风力产生装置、滑阀(6)、第一动力装置(7)；所述风力产生装置用于产生气流并输送给主通道(4)和副通道(5)；所述第一动力装置(7)用于驱动滑阀(6)往复运动；所述滑阀(6)的往复运动能够调节主通道(4)进风口和副通道(5)进风口的大小。
2.根据权利要求1所述的非定常立式风洞，其特征在于：所述风力段(2)还包括运动转换机构，所述运动转换机构用于将第一动力装置(7)的转动转换为滑阀(6)的周期运动。
3.根据权利要求2所述的非定常立式风洞，其特征在于：所述运动转换机构为苏格兰轭；所述苏格兰轭包括曲柄(8)和滑杆(9)，所述第一动力装置(7)与曲柄(8)连接，所述曲柄(8)上设有滚子(10)，所述滑杆(9)可竖直滑动地安装在洞体(1)内，所述滑杆(9)上设有水平的滑槽(11)，所述滚子(10)位于滑槽(11)内，所述滑杆(9)与滑阀(6)连接；优选的，所述第一动力装置(7)为变频电机。
4.根据权利要求1所述的非定常立式风洞，其特征在于：所述风力产生装置包括第二动力装置(13)、风扇叶片(14)、整流罩(15)，所述第二动力装置(13)用于驱动风扇叶片(14)旋转，所述整流罩(15)与风扇叶片(14)同轴，所述整流罩(15)呈流线型。
5.根据权利要求1所述的非定常立式风洞，其特征在于：所述洞体(1)内还设有收缩段(17)、第一扩散段(18)、第二扩散段(19)，所述风力段(2)、主通道(4)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴中，陈庆江，张刚，
申请(专利权)人：日照坤仑智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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