一种运输机半模吹气增升风洞试验方法及试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种运输机半模吹气增升风洞试验方法及试验装置，试验方法包括：步骤a：开展高压空气通过空气桥后对天平载荷影响的校准；步骤b：安装试验装置和试验模型，将试验模型姿态角调至零点；步骤c：标定动量系数；步骤d：试验模型姿态角调至零点，采集初读数；步骤e：调节风速至试验风速，调节吹气动量系数至试验状态；步骤f：调整试验模型姿态角，记录天平信号、姿态角信号、压力传感器信号和温度传感器信号；步骤g：处理天平数据；步骤h：分析天平数据。采用本发明专利技术的一种运输机半模吹气增升风洞试验方法及试验装置，提高吹气参数控制和气动力测量的精准度；为运输类飞机吹气增升气动性能评估提供可靠的风洞试验数据。动性能评估提供可靠的风洞试验数据。动性能评估提供可靠的风洞试验数据。

【技术实现步骤摘要】
一种运输机半模吹气增升风洞试验方法及试验装置


[0001]本专利技术涉及一种运输机半模吹气增升风洞试验方法，属于风洞试验


技术介绍

[0002]现代运输类飞机机翼上往往布置有前后缘襟翼、缝翼等活动部件。通过控制这些活动部件的偏转可在一定范围内改变机翼表面的形状，影响机翼上下表面的气流方向，从而增加机翼升力，达到改善飞机起降性能的目的。缝翼、襟翼等活动操纵面间的缝道使流场变得非常复杂，其中包括边界转捩、流动分离、尾迹流动的互相干扰等，这些复杂的流动现象影响了翼面上的流动品质，带来噪声过大、油耗增加等一系列问题。
[0003]襟翼吹气增升技术是通过引出发动机(压气机)的部分气流，借助其喷射作用，增加机翼与襟翼表面气流的能量，有效进行附面层控制以增加机翼的环量，从而达到提高最大升力系数的目的。襟翼吹气增升技术由于避免了传统的增升装置在结构上、气动上以及系统上的约束条件，同时可进一步缩短飞机的起降距离，因此具有广阔的应用前景。
[0004]风洞试验过去和现在一直是发现和确认流动现象、探索和揭示流动机理、寻求和了解流动规律，以及为飞行器设计提供优良的气动布局和空气动力学特性数据的主要手段。风洞试验能精确地控制试验条件，如气流的速度、压力、温度等，总的来说模拟比较真实、可靠；相对理论研究与科学计算，风洞试验的数据精度更高。
[0005]在风洞中开展襟翼吹气增升试验必须遵循一定的相似准则，除了传统风洞试验的几何相似和流动相似外，还要求动量系数相似。动量系数与吹气缝的流量、速度相关，因此如何精确测量和控制动量系数是襟翼吹气增升风洞试验的难点。
[0006]襟翼吹气增升技术中高压气流作用于机翼表面流场时，绕机翼流场变得十分复杂，目前尚难以用计算方法给出精确的结果，主要通过风洞试验来测定，襟翼吹气增升试验在我国还处于起步阶段，目前还没有建立高效的试验体系，风洞试验结果的准度和精度还有待提高，尚不能满足型号预研和研制的需求。近年来，随着国内运输机对性能要求的提高，襟翼吹气增升技术受到越来越多的关注。研究一种襟翼吹气增升风洞试验方法，是进一步完善运输类飞机增升装置试验技术体系的关键。

技术实现思路

[0007]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种运输机半模吹气增升风洞试验方法，本专利技术提高吹气参数控制和气动力测量的精准度；为运输类飞机吹气增升气动性能评估提供可靠的风洞试验数据。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种运输机半模吹气增升风洞试验方法，包括以下步骤：
[0010]步骤a：开展高压空气通过空气桥后对天平载荷影响的校准，包含压力影响校准、温度影响校准和流动影响校准；
[0011]步骤b：安装试验装置和试验模型，将试验模型姿态角调至零点；
[0012]步骤c：标定动量系数，记录流量和每一通道流量控制单元针阀的位置；
[0013]步骤d：试验模型姿态角调至零点，采集初读数；
[0014]步骤e：调节风速至试验风速，同时调节吹气动量系数至试验状态；
[0015]步骤f：调整试验模型姿态角，速压稳定后，记录天平信号、姿态角信号、压力传感器信号和温度传感器信号；
[0016]步骤g：根据襟翼吹气数据处理方法，处理天平数据；
[0017]步骤h：分析天平数据，数据正常则结束试验，数据异常则检查试验装置和模型后回到步骤c重新进行试验。
[0018]作为优选，步骤a中，所述压力影响校准为：将出气口封死，对空气桥加压，记录压力与天平输出的关系；所述温度影响校准为：使用标准喷管，通气加热空气桥后，在空气桥自然冷却过程中，记录空气桥温度与天平输出关系；所述流动影响校准为：使用标准喷管正反向喷流获得。
[0019]作为优选，步骤c中的流量通过流量控制单元中的文丘利流量计测得。
[0020]作为优选，步骤c中，动量系数由公式获得，其中，m
j
由文丘利流量计测得质量流量，U
j
为吹气缝出口速度，q为试验速压，S
′
为吹气翼面的参考面积；
[0021]吹气缝出口速度由公式获得，其中p0为压力传感器测得的压力腔中的压力，P
a
为大气压力，R为气体常数，T0为气体总温，γ为空气的比热容数值。
[0022]作为优选，步骤h中，数据处理依次包含以下步骤：
[0023]读数的扣除：对应模型的姿态角，将吹风的原始数据减去无风的原始数据；
[0024]天平公式计算：将扣除初读数的数据，根据天平公式计算试验模型的气动载荷；
[0025]力矩中心的转换：第一步：坐标平移，指将天平轴系原点平移至模型体轴坐标原点处；第二步：坐标旋转(即转体轴)，指将平移后的天平轴系以模型体轴坐标原点为中心旋转成为模型体轴；(力矩参考点(一般取飞机的重心位置)与天平力矩中心不重合时，需要将由天平测得的相对于天平中心的力矩转换到相对于试验所要求的力矩参考点的力矩)
[0026]升力效应修正：包括气流下洗修正和流线弯曲修正；风洞试验与在自由大气中飞行相比，由于洞壁的存在使得绕模型的流动状态发生了变化，因而模型所受得气动力有所不同，结果是在给定的攻角下，升力偏大，阻力偏小，纵向静稳定度偏大，对此的修正即为升力效应修正
[0027]气动系数的转换：把试验测得的气动载荷化为无量纲的气动系数，然后将数据转化为风轴系；
[0028]轴系转换：根据对试验数据使用的不同需要，将数据转换为不同的坐标轴系；
[0029]结果输出：将得到的数据输出并绘制曲线。
[0030]作为优选，天平公式经过空气桥影响修正：通过调节高压供气流量，改变空气桥压力，在各个压力、状态下测量天平读数，绘制出天平读数变化与空气桥压力的关系曲线，根据曲线拟合出空气桥影响修正公式。
[0031]作为优选，力矩中心的转换：第一步：坐标平移，指将天平轴系原点平移至模型体
轴坐标原点处，采用如下公式：
[0032]Y
Tm
＝Y
T
[0033]X
Tm
＝X
T
[0034]M
ZTm
＝M
ZT
‑
Y
T
·
x0‑
X
T
·
y0[0035]Z
Tm
＝Z
T
[0036]M
YTm
＝M
YT
+Z
T
·
x0+X
T
·
z0[0037]M
XTm
＝M
XT
+Y
T
·
z0‑
Z
T
·
y0[0038]式中参数x0、y0、z0为模型体轴坐标原点在天平轴系中的坐标值，也就是说其正负由所对应天平轴系确定；
[0039]第二步：坐标旋转，指将平移后的天平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运输机半模吹气增升风洞试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤a：开展高压空气通过空气桥后对天平载荷影响的校准，包含压力影响校准、温度影响校准和流动影响校准；步骤b：安装试验装置和试验模型，将试验模型姿态角调至零点；步骤c：标定动量系数，记录流量和每一通道流量控制单元针阀的位置；步骤d：试验模型姿态角调至零点，采集初读数；步骤e：调节风速至试验风速，同时调节吹气动量系数至试验状态；步骤f：调整试验模型姿态角，速压稳定后，记录天平信号、姿态角信号、压力传感器信号和温度传感器信号；步骤g：根据襟翼吹气数据处理方法，处理天平数据；步骤h：分析天平数据，数据正常则结束试验，数据异常则检查试验装置和模型后回到步骤c重新进行试验。2.如权利要求1所述的运输机半模吹气增升风洞试验方法，其特征在于：步骤a中，所述压力影响校准为：将出气口封死，对空气桥加压，记录压力与天平输出的关系；所述温度影响校准为：使用标准喷管，通气加热空气桥后，在空气桥自然冷却过程中，记录空气桥温度与天平输出关系；所述流动影响校准为：使用标准喷管正反向喷流获得。3.如权利要求1所述的运输机半模吹气增升风洞试验方法，其特征在于：步骤c中，动量系数由公式获得，其中，m
j
由文丘利流量计测得质量流量，U
j
为吹气缝出口速度，q为试验速压，S
′
为吹气翼面的参考面积；吹气缝出口速度由公式获得，其中p0为压力传感器测得的压力腔中的压力，P
a
为大气压力，R为气体常数，T0为气体总温，γ为空气的比热容数值。4.如权利要求1所述的运输机半模吹气增升风洞试验方法，其特征在于：步骤h中，数据处理依次包含以下步骤：读数的扣除：对应模型的姿态角，将吹风的原始数据减去无风的原始数据；天平公式计算：将扣除初读数的数据，根据天平公式计算试验模型的气动载荷；力矩中心的转换：第一步：坐标平移，指将天平轴系原点平移至模型体轴坐标原点处；第二步：坐标旋转，指将平移后的天平轴系以模型体轴坐标原点为中心旋转成为模型体轴；升力效应修正：包括气流下洗修正和流线弯曲修正；气动系数的转换：把试验测得的气动载荷化为无量纲的气动系数，然后将数据转化为风轴系；轴系转换：根据对试验数据使用的不同需要，将数据转换为不同的坐标轴系；结果输出：将得到的数据输出并绘制曲线。5.如权利要求4所述的运输机半模吹气增升风洞试验方法，其特征在于：天平公式经过空气桥影响修正：通过调节供气流量，改变空气桥压力，在各个压力、状态下测量天平读数，绘制出天平读数变化与空气桥压力的关系曲线，根据曲线拟合出空气桥影响修正公式。6.如权利要求4所述的运输机半模吹气增升风洞试验方法，其特征在于：力矩中心的转
换：第一步：坐标平移，指将天平轴系原点平移至模型体轴坐标原点处，采用如下公式：Y
Tm
＝Y
T
X
Tm
＝X
T
M
ZTm
＝M
ZT
‑
Y
T
～x0‑
X
T
·
y0Z
Tm
＝Z
T
M
YTm
＝M
YT
+Z
T
·
x0+X
T
·
z0M
XTm
＝M
XT
+Y
T
·
z0‑
Z
T
·
y0式中参数x0、y0、z0为模型体轴坐标原点在天平轴系中的坐标值；第二步：坐标旋转，指将平移后的天平轴系以模型体轴坐标原点为中心旋转成为模型体轴，采用如下公式：Y
t
＝Y
TM
·
cosγ
安
cosα
安
+X
TM
(cosβ
安
·
sinα
安
·
cosγ
安
‑
sinγ
安
·
sinβ
安
)+Z
TM
(cosγ
安
sinβ
安
·
sinα
安
+sinγ
安
cosβ
安
)X
t
＝
‑
Y
TM
·
sinα
安
+X
TM
·
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安
·
cosα
安
+Z
TM
·
sinβ
安
·
cosα
安
M
zt
＝
‑
M
yTM
sinγ
安
cosα
安
+M
ZTM
(cosγ
安
cosβ
安
‑
sinγ
安
sinα
安
sinβ
安
)+M
XTM
(cosγ

【专利技术属性】
技术研发人员：王万波，张鑫，巍然，唐坤，黄勇，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：