本发明专利技术公开了一种单侧并联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片叶栅并联、对称安装在风洞喷管出口或者试验段入口位置的水平对称面的上下两侧；还包括安装在试验段外部、驱动2片叶栅做同步摆动运动的驱动装置；以高速风洞来流为前方，当2片叶栅以正弦曲线同步摆动时，在试验段下游、以与2片叶栅相对的侧壁壁面为起始位置，距离侧壁壁面0～20％区域形成以正弦形式变化的高速阵风流场；叶栅为上下对称的舵面或翼面，展长为风洞试验段宽度的25％～35％，根部弦长为风洞试验段宽度的25％～35％，展弦比为0.8～1.2，梢根比为0.5～1；2片叶栅的上下间距为叶栅根部弦长的60％～125％。该阵风模拟装置的堵塞度小，生成的高速阵风流场强度较高，能够满足试验需求。求。求。
【技术实现步骤摘要】
一种单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置
[0001]本专利技术属于风洞试验
，具体涉及一种单侧并联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单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置。
[0006]本专利技术的单侧并联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片叶栅并联、对称安装在风洞喷管出口或者试验段入口位置的水平对称面的上下两侧；还包括安装在试验段外部、驱动2片叶栅做同步摆动运动的驱动装置；以高速风洞来流为前方，当2片叶栅以正弦曲线同步摆动时，在试验段下游、以与2片叶栅相对的侧壁壁面为起始位置，距离侧壁壁面0～20％区域形成以正弦形式变化的高速阵风流场均匀区；
[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25％～35％，根部弦长为风洞试验段宽度的25％～35％，展弦比为0.8～1.2，梢根比为0.5～1；2片叶栅的上下间距为叶栅根部弦长的60％～125％。
[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，所述的叶栅的摆幅为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平行。
[0012]进一步地，所述的驱动装置包括固定在试验段外部的电机安装基座，固定在试验段外侧侧壁上的叶栅座板；
[0013]伺服电机固定在电机安装基座的水平底板上，伺服电机依次固定连接伺服减速机、联轴器、驱动转轴；驱动转轴穿过固定在电机安装基座的竖直支撑板上的驱动轴承座，并与摆幅调节盘的前端面通过沿摆幅调节盘周向均匀分布的螺钉固定连接；摆幅调节盘上开有标记叶栅摆幅的通孔，竖直放置的Y型连杆的下端与摆幅调节盘的后端面通过穿过通孔的摆幅销轴固定；Y型连杆的上端Y字端、水平放置的下连杆的主动端、下连杆的从动端、竖直放置的H型连杆的下端、H型连杆的上端、水平放置的上连杆的主动端依次固定连接；下连杆的中心点和上连杆的从动端分别与对应的平行穿过叶栅座板的叶栅转轴相连，并继续通过各自对应的叶栅接头分别与位于下方的叶栅和位于上方的叶栅固定连接；
[0014]摆幅调节盘、Y型连杆、下连杆、H型连杆、上连杆和叶栅构成无急回特性的曲柄摇杆机构，将伺服电机的单向转动转换为叶栅的摆动，实现伺服电机带动2片叶栅同步摆动；
[0015]叶栅座板上固定有2个分别与位于下方的叶栅和位于上方的叶栅对应的叶栅转轴座，叶栅转轴座上覆盖有环形的叶栅转轴座盖板，叶栅转轴座的中心轴线上安装有轴承隔圈，轴承隔圈内设置有通孔，叶栅转轴从后至前穿过对应的轴承隔圈的通孔并分别与下连杆中心点和上连杆从动端固定连接；
[0016]下连杆的中心轴线上和上连杆的从动端上分别安装有长螺杆，2个编码器分别通过各自的小联轴器与对应的长螺杆固定连接，2个编码器分别实时测量位于下方的叶栅和位于上方的叶栅的摆动角度。
[0017]进一步地，所述的驱动转轴安装在竖直安装的框架内；框架的前后两侧设置有壁板，驱动转轴位于前壁板和后壁板之间，框架的后壁板上固定有驱动轴承座；框架的上面覆盖有安装基座盖板，安装基座盖板上固定有加强筋，安装基座盖板和加强筋为叶栅座板、编码器提供辅助支撑。
[0018]进一步地，所述的摆幅调节盘包括一系列摆幅调节盘，每个摆幅调节盘上开有若干个标记叶栅摆幅的通孔。
[0019]进一步地，所述的上连杆的从动端还安装有摆幅指针。
[0020]进一步地，所述的上连杆的等直段的水平面上还安装有角度传感器，用于监测上连杆的摆动角度。
[0021]本专利技术的单侧并联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生成高速阵风流场，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，同等摆幅时所受气动载荷小，与单侧单片叶栅装置相比，采用并联叶栅形式能够有效提高高速阵风流场均匀区阵风强度，适用于开展侧壁支撑的飞行器半模高速阵风响应及减缓试验，并且能够满足不同口径风洞高速阵风模拟的试验需求。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的单侧并联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)；
[0023]图2为本专利技术的单侧并联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)；
[0024]图3为本专利技术的单侧并联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)；
[0025]图4为本专利技术的单侧并联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)；
[0026]图5为本专利技术的单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置在风洞中的坐标系定义；
[0027]图6为本专利技术的单侧并联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；
[0028]图7为本专利技术的单侧并联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；
[0029]图8为本专利技术的单侧并联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；
[0030]图9为本专利技术的单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(立体图)；
[0031]图10为本专利技术的单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(分解图)；
[0032]图11为本专利技术的单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置中的驱动装置示意图(摆幅调节盘)；
[0033]图12为本专利技术的单侧并联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.伺服电机；2.伺服减速机；3.电机安装基座；4.安装基座盖板；5.联轴器；6.驱动轴承座；7.驱动转轴；8.摆幅调节盘；9.Y型连杆；10本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单侧并联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(25)，2片叶栅(25)并联、对称安装在风洞喷管出口或者试验段入口位置的水平对称面的上下两侧；还包括安装在试验段外部、驱动2片叶栅(25)做同步摆动运动的驱动装置；以高速风洞来流为前方，当2片叶栅(25)以正弦曲线同步摆动时，在试验段下游、以与2片叶栅(25)相对的侧壁壁面为起始位置，距离侧壁壁面0～20％区域形成以正弦形式变化的高速阵风流场均匀区；所述的叶栅(25)为上下对称的舵面或翼面，展长为风洞试验段宽度的25％～35％，根部弦长为风洞试验段宽度的25％～35％，展弦比为0.8～1.2，梢根比为0.5～1；2片叶栅(25)的上下间距为叶栅根部弦长的60％～125％。2.根据权利要求1所述的单侧并联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所述的单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的叶栅(25)的摆幅为0
°
～15
°
。4.根据权利要求1所述的单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的叶栅(25)的摆动频率为0～25Hz。5.根据权利要求1所述的单侧并联叶栅高速风洞阵风模拟装置，其特征在于，所述的叶栅(25)在迎角0
°
的对称面与风洞试验段的水平对称面平行。6.根据权利要求1所述的单侧并联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部的电机安装基座(3)，固定在试验段外侧侧壁上的叶栅座板(23)；伺服电机(1)固定在电机安装基座(3)的水平底板上，伺服电机(1)依次固定连接伺服减速机(2)、联轴器(5)、驱动转轴(7)；驱动转轴(7)穿过固定在电机安装基座(3)的竖直支撑板上的驱动轴承座(6)，并与摆幅调节盘(8)的前端面通过沿摆幅调节盘(8)周向均匀分布的螺钉固定连接；摆幅调节盘(8)上开有标记叶栅(25)摆幅的通孔，竖直放置的Y型连杆(9)的下端与摆幅调节盘(8)的后端面通过穿过通孔的摆幅销轴(10)固定；Y型连杆(9)的上端Y字端、水平放置的下连杆(17)的主动端、下连杆(17)的从动端、竖直放置的H型连杆(18)的下...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，石洋，吕彬彬，路波，熊波，郭洪涛，寇西平，余立，邓吉龙，
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：
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