【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速空气动力试验设备设计领域。更具体地说，本专利技术涉及一种亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统及设计方法。
技术介绍
1、高速风洞是空气动力试验高速范围的关键试验装置，用于准确模拟和测量多种条件下飞行器的气动特性。亚跨声速进发直连风洞试验将超大型模型、航空发动机等测试设备全部支撑到大型高速风洞中进行测试，以获取模型（或进气道）和发动机在特定工况下的匹配性能，为相关模型或者发动机的修改或定型提供依据。由于此类测试用到的航空发动机通常是真实无缩比发动机，因此模型通常缩比为1，测试设备总体尺寸远大于普通高速风洞试验模型，其载荷、尺寸远超风洞模型支撑机构支撑极限，这给测试设备的支撑带来极大困难。部分进发直连风洞试验的模型及发动机总长达到风洞允许的上限，此问题更加严峻，某些进发直连试验为了测试更多状态下的数据，还要求模型迎角可变，极大的长度和变迎角要求会带来更多难题。为了在高速暂冲风洞中开展亚跨声速进发直连试验，需要解决测试设备支撑、变迎角等难题。
2、通常，具备开展进发直连试验的风洞一般配备有带竖直方向投放功能的多自由度模型支撑机构（以下简称投放机构），以适应不同试验的支撑需求。在具备投放机构的基础上，可以针对性设计超大型支撑系统，该支撑系统固定在投放机构上，以支撑模型和航空发动机。由于投放机构自身的变迎角系统无法承载超大尺寸的模型和发动机，因此可在支撑系统中研制变迎角系统，整体改变模型和发动机迎角。通常，考虑多因素制约，支撑系统的旋心不在模型进气口附近，支撑系统改变迎角后，模型进气口位置会发生改变，依靠投
3、考虑到设计、制造、安装调整以及通用性等因素，亚跨声速变迎角进发直连风洞试验的支撑系统包含变迎角支撑平台、模型支撑装置和发动机台架三大部分，开展进发直连试验前，通常还要开展前导进气道试验，此时，需要把航空发动机更换为流量测量和调节装置。因此，支撑系统的三大部分之间应互相独立，易于组装调整，具备通用性。
4、通常模型和发动机外部尺寸决定了试验的整体堵塞度，进发试验堵塞度非常大；此外，模型支撑装置、发动机台架的堵塞度也较大，为了解决堵塞度过大引起的流场不均匀、流场建立难度大等问题，需要严格控制支撑系统尤其是模型支撑装置、发动机台架的堵塞度，这对于进发直连试验的成功开展有很重要意义。
5、需要为亚跨声速进发直连风洞试验研制一套专用支撑系统，能够安全可靠开展并完成亚跨声速进发直连试验，其试验迎角阶梯可变。该支撑系统能满足以下要求：
6、支撑平台为独立装置，连接风洞投放机构，整体支撑模型、发动机及其支撑装置，可整体改变模型和发动机的迎角，可支撑前导进气道试验的流量测量及调节装置，并承受各部分测试设备的载荷；模型和发动机对接后应具备位置微调能力；装置整体重量轻。
7、模型支撑装置为独立装置，连接支撑平台，并支撑模型，可与模型组装为一个整体；该模型支撑装置应有足够大的强度和刚度，能够承受模型载荷，当模型受载后，其轴向位移应尽量小，避免模型与发动机之间产生较大的作用力，导致模型或者发动机损坏；最后模型支撑装置的堵塞度应尽量小、重量应尽量轻；当模型迎角发生变化后，其堵塞度不应有明显增大。
8、发动机台架为独立装置，连接支撑平台，并支撑航空发动机，可与航空发动机组装为整体，该发动机台架应有足够大的强度和刚度，承受发动机推力后，位移应尽量小，避免模型与发动机之间产生较大的作用力；发动机台架的堵塞度应尽量小、重量应尽量轻；还要设计整流罩，保护好发动机，避免高速气流直接冲刷发动机；整流罩的安装和局部拆卸要简便，方便发动机安装、检查、拆卸。以上要求可看出用于风洞试验的发动机台架与普通发动机台架有极大差别，故现有技术不能满足亚跨声速变迎角进发直连风洞试验的支撑需要。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统，包括：
3、与风洞的投放机构框架相连的变迎角支撑平台；
4、设置在变迎角支撑平台的上方，并靠近顺气流方向上游一侧的模型支撑装置；
5、设置在变角度支撑平台的上方，并靠近顺气流方向下游一侧的发动机台架；
6、其中，所述变迎角支撑平台包括：
7、与风洞投放机构连接固定的定架；
8、安装在定架内的动架；
9、其中，所述动架、定架的中心位置上分别设置有对应的安装孔ⅰ、安装孔ⅱ，且所述动架、定架的两侧分别设置有变角板，且各变角板上设置有多组对动架角度进行调节的调节孔；
10、所述动架、定架通过穿过安装孔、调节孔的三根长销轴进而固定。
11、优选的是，所述模型支撑装置包括：
12、固定在变迎角支撑平台上，用于对模型进行支撑的底座；
13、设置在底座上的两组主拉杆，各主拉杆的顶部分别与模型腹部直连，以承受升力和轴向力引起的俯仰力矩；
14、设置在底座上，并与其中一组主拉杆间隔预定距离设置的一组主斜拉杆，各主斜拉杆的顶部分别连接在对应主拉杆上部的耳片下方，以承受模型的轴向力；
15、设置在底座上，分别与各组主拉杆在空间位置上相配合的两组副拉杆；
16、设置在底座上，并位于各组副拉杆之间的两组副斜拉杆，各副斜拉杆的顶部连接在副拉杆上部的耳片下方，以承受横向载荷、滚转力矩。
17、优选的是，所述发动机台架包括：
18、与发动机台架相配合的台架座；
19、分别与主安装节、副安装节相配合的支撑件ⅰ、支撑件ⅱ；
20、设置在发动机外部的整流罩；
21、对发动机附件进行支撑，并提供三向位置调整的附件机匣支架；
22、其中，所述台架座台设置为多层积木结构，所述台架座的底板左右两侧分别设置有将台架高度升高的多根主纵梁，所述主纵梁上方设置有多根主横梁、多张主立板；
23、发动机台架通过台架座的底板与变角度支撑平台连接，底板与变角度支撑平台之间的连接孔在纵向上设置为长孔。
24、一种亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，所述变迎角支撑平台的设计方法包括：
25、s11、基于模型和发动机的结构，以确定模型和发动机分别施加在支撑平台各点上的载荷；
26、s12、基于s11得到的各点载荷，计算支撑平台的最大俯仰力矩 m 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统，其特征在于，所述模型支撑装置包括：
3.如权利要求1所述的亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统，其特征在于，所述发动机台架包括：
4.一种如权利要求1-3任一项所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，所述变迎角支撑平台的设计方法包括：
5.如权利要求4所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，所述支撑平台的理论计算包括定架计算和动架计算；
6.如权利要求4所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，所述发动机台架的设计方法包括：
7.如权利要求4所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，所述主拉杆的截面尺寸计算方式为：
8.如权利要求7所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，还包括，在确定各拉杆的最终横截面尺寸后，根据横截面积确定主斜拉杆应力，以通过得到主斜拉
9.如权利要求7所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，设从喷管轴线下方H0以上部分的等效堵塞面积为A1，从喷管轴线下方1.2×H0以上部分的等效堵塞面积为A2，则A1、A2应满足以下关系：
10.如权利要求7所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，在拉杆横截面积过大导致等效堵塞面积超过上限时，通过在各拉杆前缘安装尖劈减小等效堵塞面积；
...【技术特征摘要】
1.一种亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统，其特征在于，所述模型支撑装置包括：
3.如权利要求1所述的亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统，其特征在于，所述发动机台架包括：
4.一种如权利要求1-3任一项所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，所述变迎角支撑平台的设计方法包括：
5.如权利要求4所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，其特征在于，所述支撑平台的理论计算包括定架计算和动架计算；
6.如权利要求4所述亚跨声速变迎角进发直连风洞试验支撑系统的设计方法，所述发动机台架的设计方法包括：
7.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊能，叶成，周游天，白本奇，蒋明华，曾利权，张胜，何川，周前进，孙小川，祝呈昆，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。