【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风洞，具体涉及一种暂冲式超声速风洞颤振试验装置及方法。
技术介绍
1、颤振是飞行器上出现的一种破坏性振动，一旦飞行速压超过临界值，振幅就迅速增大并发散，进而导致飞行器或其上诸如机翼、舵片等部件断裂，出现严重的飞行事故。因此，飞行器在飞行包线内绝不允许出现颤振现象。由于容易发生颤振现象的主要是飞行器的翼或者舵，因此，颤振试验主要以翼和舵为主要试验对象。由于要求模拟翼或者舵的质量和刚度分布，因此，翼或者舵的模型通常采用金属梁架模拟刚度，以复合材料填充以满足外形模拟要求。总体来说，这类模型刚度和强度相较于常规试验模型要弱很多。为了保证试验顺利进行，颤振试验通常使用如图1所示的模型收放装置开展试验，其中：01为作用筒、02为导杆、03为滑块、04为支座、05为挡板、1为风洞下壁板、2为开口、8为模型。
2、具体试验流程如下：
3、步骤1，风洞启动前，将模型主体安装在风洞中，通过模型收放装置将模型收入驻室内。
4、步骤2，按照给定的试验工况启动风洞，此时，模型位于驻室内，不会承受风洞启动时的冲击载荷。
5、步骤3，流场建立后，通过模型收放装置控制模型伸入风洞气流环境中。
6、步骤4，按照给定工况，改变风洞速压，通过传感器测量模型的颤振情况。
7、步骤5，当按计划完成所有试验阶梯，模型仍未发生颤振或者尚未完成所有试验阶梯模型出现颤振时，迅速通过模型收放装置将模型收回驻室。
8、步骤6，风洞关车。
9、现有技术存在以下几方面缺点：p>
10、一是模拟俯仰角变化困难，由上节介绍可知，为了保证模型主体和模型相对位置关系尽可能与真实状态一致，一般在模型主体上模型位置开槽，便于模型伸出和收回。
11、当模型俯仰角需要调整时，可以在收放装置增加角度自动旋转装置，当模型伸出到位后旋转至要求模型角度，试验结束前首先将模型转回零俯仰角后再收回驻室，但增加了结构设计和控制的难度，一旦旋转装置出现故障，会导致模型无法收回驻室，势必会在风洞关车时模型损坏；如果采用手动方式在试验前将模型调整至需求俯仰角，为了保证模型从模型主体内顺利伸出，需要在模型主体上设计独立装置，满足开槽的角度与模型俯仰角一致，这种方式一方面增加了设计难度，另一方面，每一个俯仰角状态需要设计一组装置，工作量大，试验成本大大增加。
12、当模型主体和模型俯仰角一同调整时，由于模型收放装置结构的限制，为保证模型正常伸入和伸出模型主体，模型主体只能以模型所在位置为轴进行旋转调整俯仰角，这对于模型位于模型主体尾部（例如尾舵）的试验限制很大，因为俯仰角调整很容易导致模型主体头部过于靠近风洞其它侧壁板。即使如以机翼为模型的颤振试验不存在上述问题，但由于模型主体固定在风洞壁板上，就需要在风洞壁板上设计大量的固定点，这对风洞壁板来说是一种不可恢复的破坏。同时，需要设计独立的装置实现模型自动或手动俯仰角变化。
13、二是模型主体始终暴露在风洞流场环境中，在风洞启动/关车时都处于带俯仰角状态，其承受的冲击载荷是零俯仰角状态的数倍，这要求模型主体具有更高的强度和刚度，这可能导致模型主体强度校核无法满足试验安全的要求，进而导致试验无法实施。
14、三是模型主体始终暴露在风洞流场环境中，在风洞启动/关车时，其堵塞度可能会对超声速流场的建立产生影响，因此，模型主体尺寸会受到一定限制，使得模型缩比较大，影响模型真实状态的模拟。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：本专利技术提供了一种暂冲式超声速风洞颤振试验装置及方法，解决在暂冲式超声速风洞开展颤振试验时，存在三个方面的问题：一是变俯仰角难度大；二是风洞在模型主体带俯仰角条件下启动导致模型所受冲击载荷大；三是模型主体始终暴露在风洞流场中，为了满足堵塞度要求，其尺寸受限。
2、本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
3、一种暂冲式超声速风洞颤振试验装置，包括风洞下壁板，风洞下壁板的外侧设有下驻室，风洞下壁板上开设有与下驻室相对的开口，下驻室内设有三自由度机构，三自由度机构上设有模型主体，模型主体上设有模型，三自由度机构能够实现模型沿风洞气流方向、垂直气流的方向以及俯仰角的变化调整。
4、进一步的，所述的三自由度机构包括x轴导轨、y轴导轨和弯刀机构，x轴导轨设在下驻室内，y轴导轨设在x轴导轨上，弯刀机构设在y轴导轨上，弯刀机构上设有模型主体。
5、进一步的，所述的模型为水平布置。
6、进一步的，所述的三自由度机构通过尾支撑与模型主体的尾部连接。
7、进一步的，所述的模型为垂直布置。
8、进一步的，所述的三自由度机构通过u形的托盘支撑与模型主体的尾端侧部连接。
9、进一步的，所述的模型为倒置布置。
10、一种暂冲式超声速风洞颤振试验方法，采用上述的试验装置，包括如下步骤：
11、步骤1，通过三自由度机构控制模型主体及模型位于下驻室内，此时模型处于带俯仰角状态；
12、步骤2，风洞启动；
13、步骤3，风洞流场建立后，通过三自由度机构控制模型向上运动，将模型投放至风洞流场。在向上运动的同时调整机构俯仰角，使机构尽快恢复至试验要求的机构俯仰角状态；
14、步骤4，通过三自由度机构控制模型逆气流运动，使模型处于试验区；
15、步骤5，完成设定的试验阶梯后回到吹风前的俯仰角状态；
16、步骤6，通过三自由度机构控制模型顺气流运动，使模型回到投放位置；
17、步骤7，通过三自由度机构控制模型回到下驻室内；
18、步骤8，风洞关车。
19、一种暂冲式超声速风洞颤振试验方法，采用上述的试验装置，包括如下步骤：
20、步骤1，调整模型主体在三自由度机构上的横向角度，实现模型俯仰角的模拟；
21、步骤2，通过三自由度机构调整机构俯仰角，控制模型主体及模型位于下驻室内，此时模型处于带俯仰角状态；
22、步骤3，风洞启动；
23、步骤4，风洞流场建立后，通过三自由度机构控制模型向上运动，将模型投放至风洞流场，在向上运动的同时调整机构俯仰角，使机构尽快恢复至试验要求的机构俯仰角状态；
24、步骤5，通过三自由度机构控制模型逆气流运动，使模型处于试验区；
25、步骤6，按照设定的试验阶梯完成试验，完成后机构恢复至吹风前的俯仰角状态；
26、步骤7，通过三自由度机构控制模型顺气流运动，使模型回到投放位置；
27、步骤8，通过三自由度机构控制模型向下回到下驻室内；
28、步骤9，风洞关车。
29、本专利技术的有益效果：
30、一是模型主体和模型变俯仰角功能实现简便，不需要设计复杂的装置和控制系统，可操作性提升。
31、二是不存在主体试验件带俯仰角启动承受巨大冲击载荷问题，降低了试验方案设计难本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种暂冲式超声速风洞颤振试验装置，包括风洞下壁板（1），其特征在于：所述的风洞下壁板（1）的外侧设有下驻室（3），风洞下壁板（1）上开设有与下驻室（3）相对的开口（2），下驻室（3）内设有三自由度机构，三自由度机构上设有模型主体（7），模型主体（7）上设有模型（8），三自由度机构能够实现模型沿风洞气流方向、垂直气流的方向以及俯仰角的变化调整。
2.根据权利要求1所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的三自由度机构包括x轴导轨（4）、y轴导轨（5）和弯刀机构（6），x轴导轨（4）设在下驻室（3）内，y轴导轨（5）设在x轴导轨（4）上，弯刀机构（6）设在y轴导轨（5）上，弯刀机构（6）上设有模型主体（7）。
3.根据权利要求1或2所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的模型（8）为水平布置。
4.根据权利要求3所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的三自由度机构通过尾支撑（9）与模型主体（7）的尾部连接。
5.根据权利要求1所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的模型（8）为垂
6.根据权利要求5所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的三自由度机构通过U形的托盘支撑（10）与模型主体（7）的尾端侧部连接。
7.根据权利要求5或6所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的模型（8）为倒置布置。
8.一种暂冲式超声速风洞颤振试验方法，采用权利要求1~4任一所述的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：
9.一种暂冲式超声速风洞颤振试验方法，采用权利要求5~7任一所述的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种暂冲式超声速风洞颤振试验装置，包括风洞下壁板（1），其特征在于：所述的风洞下壁板（1）的外侧设有下驻室（3），风洞下壁板（1）上开设有与下驻室（3）相对的开口（2），下驻室（3）内设有三自由度机构，三自由度机构上设有模型主体（7），模型主体（7）上设有模型（8），三自由度机构能够实现模型沿风洞气流方向、垂直气流的方向以及俯仰角的变化调整。
2.根据权利要求1所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的三自由度机构包括x轴导轨（4）、y轴导轨（5）和弯刀机构（6），x轴导轨（4）设在下驻室（3）内，y轴导轨（5）设在x轴导轨（4）上，弯刀机构（6）设在y轴导轨（5）上，弯刀机构（6）上设有模型主体（7）。
3.根据权利要求1或2所述的暂冲式超声速风洞颤振试验装置，其特征在于：所述的模型（8）为水平布置。...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，张琳丰，曾开春，何登，吴磊，付涌，李远洋，林学东，刘刚，杨可朋，
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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