【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高速空气动力试验设备设计领域，具体涉及一种亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置及设计方法。
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，依靠投放机构的运动功能，可
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、模型支撑装置作为支撑系统三大核心部分之一，为了满足亚跨声速变迎角进发直连试验的要求，需要专门研制模型支撑装置，可与模型组装为一个整体；该模型支撑装置应有足够的强度和刚度，能够亚跨声速试验的载荷，并且当模型受载后，其轴向位移应尽量小，避免将模型的轴向力传递到发动机上，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，而现有技术中的模型支撑装置并不能直接用于亚跨声速变迎角进发直连风洞试验，满足不了使用要求。
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进发直连风洞试验模型支撑装置，包括：
3、固定在变迎角支撑平台上，用于对模型进行支撑的底座；
4、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；
5、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；
6、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；
7、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。
8、优选的是，所述底座采用单层结构，且与各拉杆对应的安装横梁均与下方变迎角支撑平台的横梁进行直连；
9、其中，所述底座的底面和顶面为共面且平行的结构。
10、优选的是，各拉杆的顶部均设置为带安装孔的双耳结构，各拉杆的底部均设置有关节轴承；
11、其中，所述关节轴承通过销轴与拉杆座固定连接，所述拉杆座与底座之间通过设置在拉杆座上的销孔、销钉进行连接。
12、优选的是，所述主拉杆和主斜拉杆均采用同样规格的截面尺寸；
13、所述副拉杆和副斜拉杆采用同样规格的截面尺寸，且所述主拉杆的截面尺寸大于副拉杆的截面尺寸。
14、优选的是，所述主拉杆的截面尺寸计算方式为：
15、s1、将模型所受最大外部气动载荷中的轴向力、升力、横向力分别 f x、 f y、 f z表示，用gm表示模型重量，则单根主斜拉杆的载荷 f 1可表示为：
16、
17、上式中，表示主斜拉杆与底座在水平方向上的夹角；
18、s2、在模型侧向力趋近于0时，所述副拉杆所受载荷采用 f x、 f y，中较大者的0.2倍作为计算载荷；
19、s3、根据材料许用拉压应力计算各拉杆最小横截面尺寸；
20、s4、对计算得到的各拉杆截面在受压状态下的稳定性进行校核，并设定安全系数不小于4，以得到各拉杆的最终横截面尺寸。
21、优选的是，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，以得到主斜拉杆拉伸长尺寸：
22、
23、上式中，e为斜拉杆弹性模量， a0为主斜拉杆横截面积， l表示主斜拉杆两侧销轴孔的距离；
24、且模型沿x方向的最大位移通过下式得到：
25、。
26、优选的是，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， h0为喷管出口轴线到下端面的距离，则 a1、 a2应满足以下关系：
27、，
28、上式中， aj0为喷管出口面积，且支撑装置的等效堵塞面积与模型堵塞度呈反相关；
29、 a1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述底座采用单层结构，且与各拉杆对应的安装横梁均与下方变迎角支撑平台的横梁进行直连；
3.如权利要求1所述的亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，各拉杆的顶部均设置为带安装孔的双耳结构，各拉杆的底部均设置有关节轴承；
4.如权利要求1所述的亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述主拉杆和主斜拉杆均采用同样规格的截面尺寸；
5.一种如权利要求1-4任一项所述亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置的设计方法，其特征在于，所述主拉杆的截面尺寸计算方式为：
6.如权利要求5所述亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置的设计方法，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，以得到主斜拉杆拉伸长尺寸：
7.如权利要求5所述亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置的设计方法，其特征在于，从喷管轴线下方H0以上部分的等效堵塞面积为A1，
8.如权利要求7所述亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置的设计方法，其特征在于，在拉杆横截面积过大导致等效堵塞度超过上限时，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】
1.一种亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述底座采用单层结构，且与各拉杆对应的安装横梁均与下方变迎角支撑平台的横梁进行直连；
3.如权利要求1所述的亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，各拉杆的顶部均设置为带安装孔的双耳结构，各拉杆的底部均设置有关节轴承；
4.如权利要求1所述的亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置，其特征在于，所述主拉杆和主斜拉杆均采用同样规格的截面尺寸；
5.一种如权利要求1-4任一项所述亚跨声速进发直连风洞试验模型支撑装置的设计方法，其特征在于，所述主拉杆的截面...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶成，赵清，蒋明华，李聪健，董宾，张胜，何川，刘为杰，陈庭，张哲凡，张鑫，徐鑫晨，
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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