一种两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置。该阵风模拟装置包括2片叶栅，2片叶栅左右对称，分别安装在风洞喷管出口的两侧，或者分别安装在试验段入口的两侧；还包括2个驱动装置，2个驱动装置分别安装在试验段外侧的左侧壁板和右侧壁板上，分别驱动对应的叶栅做摆动运动；以高速风洞来流为前方，当2片叶栅同步正弦曲线摆动时，在试验段下游、试验段纵向对称面左右两侧各20％试验段宽度区域内生成以正弦形式变化的高速阵风流场。该阵风模拟装置利用叶栅摆动时产生的翼尖涡及尾涡生成高速阵风流场，叶栅尺寸小巧，堵塞度小，阵风流场强度较高，能够满足不同口径高速风洞阵风模拟的试验需求。拟的试验需求。拟的试验需求。

【技术实现步骤摘要】
一种两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置


[0001]本专利技术属于高速风洞试验
，具体涉及一种两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置。

技术介绍

[0002]民机和运输机在高速巡航状态下遇到的高速阵风是影响飞行安全的重要因素之一，由于飞行速度较高，机体在高速阵风扰动下会受到较大的干扰力和干扰力矩，承受极大的非定常载荷，使得飞行的稳定性、结构强度和飞行控制都受到影响，飞行过程中由于高速阵风产生的颠簸也会造成驾驶员与乘客舒适性降低，剧烈颠簸还会干扰驾驶员的正常操作，导致发生飞行事故。
[0003]为研究飞行器在高速阵风环境中的动态特性，减小高速阵风对飞行过程的影响，研究人员做了大量工作，但早期的研究主要以飞行试验与理论分析为主，现有的阵风模拟装置多为低速风洞试验设计，高速风洞由于堵塞度要求高，运行速压大，相同尺寸的阵风模拟装置的高速气动载荷往往是低速风洞气动载荷的数倍，因此，低速风洞的阵风发生装置设计方案无法直接应用于高速风洞，高速阵风模拟装置研制存在很大难度，目前在地面环境开展的高速阵风响应和减缓试验研究相对有限。
[0004]当前，亟需发展一种适用于高速风洞的阵风模拟试验装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置。
[0006]本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特点是，所述的阵风模拟装置包括2片叶栅，2片叶栅左右对称，分别安装在风洞喷管出口的两侧，或者分别安装在试验段入口的两侧；还包括2个驱动装置，2个驱动装置分别安装在试验段外侧的左侧壁板和右侧壁板上，驱动对应的叶栅做摆动运动；以高速风洞来流为前方，当2片叶栅同步正弦曲线摆动时，在试验段下游、试验段纵向对称面左右两侧各20％试验段宽度区域内生成以正弦形式变化的高速阵风流场；
[0007]所述的叶栅为上下对称的舵面或翼面，展长为风洞试验段宽度的20％～25％，根部弦长为风洞试验段宽度的20％～25％，展弦比为0.8～1.2，梢根比为0.5～1。
[0008]进一步地，所述的阵风模拟装置适用于暂冲式高速风洞或连续式高速风洞，来流马赫数范围为0.4～0.95。
[0009]进一步地，所述的叶栅的摆角为0
°
～15
°
。
[0010]进一步地，所述的叶栅的摆动频率为0～25Hz。
[0011]进一步地，所述的叶栅在迎角0
°
的对称面与风洞试验段的水平对称面重合。
[0012]进一步地，所述的同步正弦曲线摆动通过同步伺服电机控制2个驱动装置实现，2片叶栅同步摆动时的角度差小于0.1
°
。
[0013]进一步地，所述的驱动装置包括固定在试验段外侧侧壁上的安装基板，安装基板
上固定有电机安装座和套筒转轴安装座；
[0014]驱动电机固定在电机安装座上，驱动电机的输出轴通过联轴器、滚珠轴承与曲柄连轴的前端面连接，曲柄连轴的后端面安装角度垫块，角度垫块、滑块连接座、滑块依次连接，滑块装卡在导轨摇臂的轨道上，滑块与滑块连接座之间转动连接，滑块与导轨摇臂之间滑动连接；导轨摇臂的摆动端与套筒转轴的中部通过螺钉固定连接，套筒转轴的前端和后端通过分别嵌入套筒转轴安装座的前端面和后端面的轴承与套筒转轴安装座连接；长传动轴与套筒转轴同轴，安装在套筒转轴的中心轴线上，长传动轴的后端通过胀套固定，胀套安装在套筒转轴的后端空腔中，长传动轴的前端穿过导轨摇臂的摆动端与叶栅固定连接；驱动电机驱动曲柄连轴连续转动，带动滑块沿导轨摇臂的轨道前后滑动、导轨摇臂的摆动端摆动，导轨摇臂的摆动端通过套筒转轴、胀套带动长传动轴、叶栅接口和叶栅同步摆动，实现将驱动电机的单向转动转换为叶栅的摆动；
[0015]编码器安装座固定在套筒转轴安装座上，编码器的输入轴插入长传动轴后端的中心沉孔，编码器通过长传动轴跟随叶栅一起摆动，实时测量叶栅的摆动角度。
[0016]进一步地，所述的长传动轴替换为杆式天平，杆式天平与叶栅同步摆动，并测量叶栅处于不同摆角的气动力和气动力矩。
[0017]进一步地，所述的角度垫块包括具有一系列不同角度的角度垫块，角度垫块调整曲柄连轴与的滑块之间的距离；每个角度垫块的角度为安装该角度垫块后，叶栅的最大摆角。
[0018]进一步地，滑块连接座上设置有中心圆锥孔，滑块上设置有与中心圆锥孔配合的圆锥滚珠轴承，滑块连接座与滑块之间通过锥孔配合方式转动连接。
[0019]本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置利用叶栅摆动时产生的翼尖涡及尾涡相互作用，在试验段纵向对称面左右两侧生成阵风流场；与低速风洞常用的翼面相比，叶栅尺寸小巧，在高速风洞中堵塞度小，同等摆角所受的气动载荷小，生成的高速阵风流场强度较高，适用于开展飞行器全模高速阵风响应及减缓试验，并且能够满足不同口径高速风洞阵风模拟的试验需求。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置在0.6米三声速风洞中的安装示意图(立体图)；
[0021]图2为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置在0.6米三声速风洞中安装示意图(前视图)；
[0022]图3为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置在0.6米三声速风洞中安装示意图(侧视图)；
[0023]图4为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置在0.6米三声速风洞中安装示意图(俯视剖面图)；
[0024]图5为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置在风洞中的坐标系定义；
[0025]图6为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置的不同Z向位置纵向气流偏角随时间变化曲线；
[0026]图7为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置的不同Y向位置纵向气流偏角随
时间变化曲线；
[0027]图8为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置的纵向气流偏角峰值空间分布图；
[0028]图9为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(立体图)；
[0029]图10为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(分解图)；
[0030]图11为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(曲柄连轴)；
[0031]图12为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(3
°
角度垫块)；
[0032]图13为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(12
°
角度垫块)；
[0033]图14为本专利技术的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置工作原理图。
[0034]图中，1.驱动电机；2.联轴器；3.滚珠轴承；4.曲柄连轴；5.角度垫块；6.滑块连接座；7.滑块；8.导轨摇臂；9.长传动轴；10.胀套；11.套筒转轴；12.轴承；13.编码器安装座；14.编码器；15.安装基板；16.叶栅接口；17.叶栅；18.电机安装座；19.套筒转轴安装座。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的阵风模拟装置包括2片叶栅(17)，2片叶栅(17)左右对称，分别安装在风洞喷管出口的两侧，或者分别安装在试验段入口的两侧；还包括2个驱动装置，2个驱动装置分别安装在试验段外侧的左侧壁板和右侧壁板上，驱动对应的叶栅(17)做摆动运动；以高速风洞来流为前方，当2片叶栅(17)同步正弦曲线摆动时，在试验段下游、试验段纵向对称面左右两侧各20％试验段宽度区域内生成以正弦形式变化的高速阵风流场；所述的叶栅(17)为上下对称的舵面或翼面，展长为风洞试验段宽度的20％～25％，根部弦长为风洞试验段宽度的20％～25％，展弦比为0.8～1.2，梢根比为0.5～1。2.根据权利要求1所述的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的阵风模拟装置适用于暂冲式高速风洞或连续式高速风洞，来流马赫数范围为0.4～0.95。3.根据权利要求1所述的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的叶栅(17)的摆角为0
°
～15
°
。4.根据权利要求1所述的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的叶栅(17)的摆动频率为0～25Hz。5.根据权利要求1所述的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的叶栅(17)在迎角0
°
的对称面与风洞试验段的水平对称面重合。6.根据权利要求1所述的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的同步正弦曲线摆动通过同步伺服电机控制2个驱动装置实现，2片叶栅(17)同步摆动时的角度差小于0.1
°
。7.根据权利要求1所述的两侧叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的驱动装置包括固定在试验段外侧侧壁上的安装基板(15)，安装基板(15)上固定有电机安装座(18)和套筒转轴安装座(19)；驱动电机(1)固定在电机安装座(18)上，驱动电机(1)的输出轴通过联轴器(2)、滚珠轴承(3)与曲柄连轴(4)的前端面连接，曲柄连轴(4)的后端面安装角度垫块(5)，角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，郭洪涛，吕彬彬，石洋，查俊，闫昱，余立，张昌荣，李阳，
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：