一种用于重模型自由飞气动力测量试验的模型系统技术方案

本发明专利技术涉及风洞试验技术领域，尤其涉及一种用于重模型自由飞气动力测量试验的模型系统，其模型本体分两段设置，每段内均设置加速度计，并在模型本体内间隔设置两个质量块，两个质量块之间设有调节机构，调节机构与两个质量块之间设有间隔，设置在调节机构的滑筒内的加速度计，通过调节滑筒位置实现加速度计位置调节。通过更换不同重量的质量块，对模型系统的质心进行调节。此外，通过滑筒的移动能够对模型系统的质心微调，还可以通过与质量块配合对模型系统的质心进行调节。模型系统通过测加速度的方式进行气动力测量，整体结构紧凑，加速度计位置可调，模型系统的质心可调，能够适用于不同的测量精度要求以及不同的试验中。用于不同的测量精度要求以及不同的试验中。用于不同的测量精度要求以及不同的试验中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于重模型自由飞气动力测量试验的模型系统


[0001]本专利技术涉及风洞试验
，尤其涉及一种用于重模型自由飞气动力测量试验的模型系统。

技术介绍

[0002]激波风洞气动力测量问题过程复杂，包含的现象丰富且各现象的机理复杂，属于世界难题，目前尚没有形成一套统一的有效的测试方法。从技术发展进程进行界定，激波风洞气动力测量技术正处于领域细分的分水岭。一方面，现有尾支天平测力技术由高速风洞测力技术发展而来，另一方面，还没有针对激波风洞特有的应用要求形成有效的改良。在高超声速气动力测量领域，常规高超声速风洞、低密度高超声速风洞、脉冲燃烧风洞等设备由于有效试验时间较长(几百毫秒至十秒量级)，都可以采用静态原理实现气动力测量，而激波风洞毫秒量级的有效试验过程属于动态测试过程，采用动态原理更为合适。
[0003]重模型自由飞测力技术是在试验过程中使模型处于自由落体状态，在模型内部安装加速度计，当气动力作用模型时产生加速度被加速度计感受并采集，最后通过反算得到气动力。重模型自由飞测力技术中比较关键的是根据气动载荷预计值设计合理的模型惯量参数，从而使得模型在极短的有效时间内姿态变化角度可以忽略，从而满足模型姿态不变的试验前提假设。模型自由飞的形式打破了传统支杆支撑的试验方式，测力系统变得更加紧凑，能够轻松达到上千赫兹的固有频率，能更好的匹配几百微秒的有效试验时间要求。
[0004]现有采用内部设置加速度计进行的测量的模型结构，例如，公开号为CN110108439A的中国专利申请，但均不涉及加速度计的位置调整以及模型质心的调节。模型装配完成后各种参数既已固定，不能实现模型质心与加速度计位置的调整。随着重模型无损回收水平不断提高，模型有可能会重复使用以得到不同的试验数据，针对不同试验及更高的测量精度要求，需要对模型的加速度计位置以及模型的一些质心进行一定的调整。但是，由于模型是一般是与实物相同或者缩比后制作得到的，各种参数要求较高，因此如何在保证满足要求的情况下实现模型质心与加速度计位置的调整，是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种加速计位置和模型质心可调的用于重模型自由飞气动力测量试验的模型结构。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于重模型自由飞气动力测量试验的模型系统，包括模型本体，模型本体包括第一模型段和第二模型段，第一模型段和第二模型段通过螺纹止口连接，在第一模型段和第二模型段内均设有腔体；
[0007]第一模型段的腔体内部设有加速度计；
[0008]第二模型段的腔体内由朝向第一模型段至背离第一模型段的方向依次设有第一质量块、调节机构、第二质量块和模型端盖，第一质量和第二质量块均可拆卸地固定在第二
模型段的腔体内，调节机构与第一质量块和第二质量块之间具有间隔，调节机构的滑筒内设有至少一个加速度计，通过操作能够调整滑筒在模型本体轴向上的位置，模型端盖设在第二模型段的端部；
[0009]各个加速度计均位于模型本体的轴线上；
[0010]第一质量块沿模型本体的轴向设有贯穿第一质量块的第一过线孔，第二质量块内嵌设有数据采集器，位于第一模型段内的加速度计的线缆经第一过线孔和滑筒后与数据采集器连接，位于第二模型段内的加速度计的线缆从滑筒内引出与数据采集器连接。
[0011]可选地，在第一模型段和第二模型段相连接部分的重叠处侧壁上分别设有定位槽，当第一模型段和第二模型段连接到位后，两个定位槽重合。
[0012]可选地，第一质量块为圆台状，第二模型段的腔体内相应位置具有与第一质量块相匹配的锥面；
[0013]第一质量块大端设有压紧盖，压紧盖上设有与第一过线孔同轴的第二过线孔，在压紧盖与第一质量块之间设有第一单层波形弹簧，压紧盖通过螺纹连接固定在第二模型段的腔体内，通过旋转压紧盖能够调节第一单层波形弹簧对第一质量块的预紧力。
[0014]可选地，压紧盖与第一单层波形弹簧相接触的端面设有凹槽，第一单层波形弹簧位于凹槽内，凹槽的侧壁为斜面。
[0015]可选地，第二质量块上沿模型本休的轴向设有贯穿第二质量块的嵌设孔，数据采集器安装在嵌设孔内；
[0016]模型端盖上设有透明材料封闭的透视窗口，用于观察数据采集器的指示灯。
[0017]可选地，第二质量块朝向第一质量块的一端至少设有一锥段，第二模型段的腔体内相应位置具有与锥段相匹配的锥面，在模型端盖与第二质量块之间设有第二单层波形弹簧，模型端盖压紧第二单层波形弹簧，通过第二单层波形弹簧为第二质量块提供预紧力。
[0018]可选地，第二质量块朝向模型端盖的一端外周侧设有环形切槽，使第二质量块与模型端盖之间形成容纳槽，容纳槽的底面为斜面，第二单层波形弹簧位于容纳槽内。
[0019]可选地，在容纳槽内设置紫铜垫片，且紫铜垫片位于第二单层波形弹簧与第二质量块之间，用于调节第二单层波形弹簧的压紧间隙。
[0020]可选地，调节机构的滑筒内设有两个加速度计，两个加速度计同轴设置，其中靠近第一模型段的腔体内的加速度计位于模型系统的质心处。
[0021]可选地，调节机构还包括安装座、推力轴承、压紧环和支撑环，安装座、推力轴承、压紧环和支撑环均与模型本体同轴设置，推力轴承位于安装座和压紧环之间；
[0022]滑筒设有外螺纹，且在滑筒的外侧沿周向间隔设有至少两个轴向滑动平面，使外螺纹在在滑筒的周向上分为多段，滑筒内设有至少一安装平面，用于安装加速度计；
[0023]安装座固定安装在第二模型段的腔体内，且安装座为环形，安装座的环内孔壁设有与轴向滑动平面相匹配的轴向导向平面，滑筒穿设于安装座内，轴向滑动平面与轴向导向平面相贴合设置；
[0024]压紧环的外周侧和内侧均设有螺纹，压紧环与第二模型段的腔体通过螺纹连接；
[0025]支撑环的外周侧和内侧均设有螺纹，支撑环设置在压紧环内侧并与压紧环螺纹连接，支撑环套设在滑筒的外侧且与滑筒螺纹连接。
[0026]可选地，第二模型段的腔体内沿模型本体的轴向设有键槽；
[0027]安装座的外侧设有与键槽相匹配的键。
[0028]可选地，调节机构还包括两个锁紧环；
[0029]锁紧环内侧设有内螺纹，且套设在滑筒的外侧且与滑筒螺纹连接，两个锁紧环分别位于安装座的两端，旋转两个锁紧环，使两个锁紧环抵在安装座的两端，实现滑筒的位置固定。
[0030]本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的用于重模型自由飞气动力测量试验的模型系统，其模型本体分两段设置，每段内均设置加速度计，并在模型本体内间隔设置两个质量块，在两个质量块之间设有调节机构，且调节机构与两个质量块之间设有间隔，为调节机构的调节预留空间，设置在调节机构的滑筒内的加速度计，通过调节滑筒位置实现加速度计的位置调节，从而达到更精准测量以及满足不同试验要求的目的。通过更换不同重量的质量块，对模型系统的质心进行调节。此外，通过滑筒的移动能够对模型系统的质心微调，还可以通过与质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于重模型自由飞气动力测量试验的模型系统，其特征在于：包括模型本体，所述模型本体包括第一模型段和第二模型段，所述第一模型段和所述第二模型段通过螺纹止口连接，在所述第一模型段和第二模型段内均设有腔体；所述第一模型段的腔体内部设有加速度计；第二模型段的腔体内由朝向所述第一模型段至背离所述第一模型段的方向依次设有第一质量块、调节机构、第二质量块和模型端盖，所述第一质量和所述第二质量块均可拆卸地固定在所述第二模型段的腔体内，所述调节机构与所述第一质量块和所述第二质量块之间具有间隔，所述调节机构的滑筒内设有至少一个加速度计，通过操作能够调整所述滑筒在所述模型本体轴向上的位置，所述模型端盖设在所述第二模型段的端部；各个所述加速度计均位于所述模型本体的轴线上；所述第一质量块沿所述模型本体的轴向设有贯穿所述第一质量块的第一过线孔，所述第二质量块内嵌设有数据采集器，位于所述第一模型段内的所述加速度计的线缆经所述第一过线孔和所述滑筒后与所述数据采集器连接，位于所述第二模型段内的所述加速度计的线缆从所述滑筒内引出与所述数据采集器连接。2.根据权利要求1所述的模型系统，其特征在于：在所述第一模型段和所述第二模型段相连接部分的重叠处侧壁上分别设有定位槽，当所述第一模型段和所述第二模型段连接到位后，两个所述定位槽重合。3.根据权利要求1所述的模型系统，其特征在于：所述第一质量块为圆台状，所述第二模型段的腔体内相应位置具有与所述第一质量块相匹配的锥面；所述第一质量块大端设有压紧盖，所述压紧盖上设有与所述第一过线孔同轴的第二过线孔，在所述压紧盖与所述第一质量块之间设有第一单层波形弹簧，所述压紧盖通过螺纹连接固定在所述第二模型段的腔体内，通过旋转所述压紧盖能够调节所述第一单层波形弹簧对所述第一质量块的预紧力。4.根据权利要求3所述的模型系统，其特征在于：所述压紧盖与所述第一单层波形弹簧相接触的端面设有凹槽，所述第一单层波形弹簧位于所述凹槽内，所述凹槽的侧壁为斜面。5.根据权利要求1所述的模型系统，其特征在于：所述第二质量块上沿所述模型本休的轴向设有贯穿所述第二质量块的嵌设孔，所述数据采集器安装在所述嵌设孔内；所述模型端盖上设有透明材料封闭的透视窗口，用于观察所述数据采集器的指示灯。6.根据权利要求1所述的模型系统，其特征在于：所述第二质量块朝向所述第一质量块的一端至少设有一锥段，所述第二模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘施然，殷鸿云，徐先富，游天夏，赵秀和，陈柳吉，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
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