CN104859864A - 一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置包括显示介质发生器、存储箱、控制器和输运管；所述显示介质发生器和控制器均与存储箱连接；所述控制器的一部分或者全部位于存储箱内；所述输运管与控制器外侧相连接。本发明直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置使用的原材料烟油成分主要为乙二醇、甘油和纯净水，产生的烟雾（即显示介质）对人体和设备都基本没有危害。通过更换烟油、观察存储箱烟雾浓度、调节控制器排风量调节烟雾的浓度，较现有的方法更方便、更精确地调节烟雾的浓度。产生的烟雾对流场的影响降到最低，烟雾在流场中随流场的运动更为明显。

Description

一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置

技术领域

本发明涉及直升机旋翼流场实验设备技术领域，具体是一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置。

背景技术

旋翼是直升机中最主要的部分之一。它可以为直升机提供升力、推力以及机动飞行所需的力与力矩。对旋翼流场的分析是直升机空气动力学最关心的问题。烟雾流场显示技术是研究旋翼流场的实验技术之一，其主要方法就是在流场中加入一种在颜色上与空气差异较大、浓度适中、但又对流场的影响极小的介质，从而流场的运动可以被肉眼或照相机捕捉下来用于分析。目前的烟雾流场显示技术有使用氨气与二氧化硫混合产生亚硫酸氨白色烟雾来做显示介质。但是该介质有较大的异味，而且对实验人员和设备都有较大的危害，需要较多的密封措施和排气措施。另外，使用气化的干冰所形成的白色烟雾也可以作为流场显示介质。不过这显示介质的浓度取决于其温度，而干冰气化成的二氧化碳的温度又难以控制，最终导致显示介质的浓度难以控制。

发明内容

为消除现有技术中显示介质对人与设备的危害，延长显示介质持续时间，有效控制实验中显示介质的浓度和进入旋翼流场的速度，以获得最佳的旋翼流场显示效果，从而提出了一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置。

本发明的一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，包括显示介质发生器、存储箱、控制器和输运管；所述显示介质发生器、控制器和输运管均与存储箱连接；所述控制器的一部分或者全部位于存储箱内。

根据权利要求所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，所述显示介质发生器和控制器均具有出口，存储箱上设置有进口和出口，输运管具有进口；显示介质发生器的出口和存储箱的进口相连，控制器的出口穿过存储箱的出口和输运管的进口相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述显示介质发生器为舞台烟机。舞台烟机具有电热管，通过电热管将烟油加热蒸发并喷到常温空气中使其冷凝成为烟雾。其烟油主要成分为乙二醇 、甘油和纯净水，好处在于该烟雾对人与设备的危害都很小，并且通过更换烟油就可以改变烟雾的浓度。该烟雾在流场中的持续时间长，并且其密度与空气的密度很接近，约为1.29千克/每立方米，所以烟雾分子能与空气充分融合，不影响旋翼流场的显示效果。

作为上述技术方案的另一种改进，所述存储箱的箱壁至少一部分由透明材料制作的板制成，或者箱壁全部由透明材料制作的板制成。存储箱用于储藏介质，并通过透明部分观察介质浓度是否达到要求。存储箱的作用在于：其一，为显示介质发生器产生的显示介质提供缓冲空间，避免显示介质发生器产生的介质初始速度对旋翼流场的影响；其二，保证可以在整个实验过程源源不断的向旋翼流场注入显示介质。

作为上述技术方案的另一种改进，所述控制器包括排风扇和导管，所述导管一端与输运管相连。通过调整排气扇的转速来调节显示介质在喷嘴处的浓度与速度，在满足实验要求的同时自然地注入旋翼流场。

作为上述技术方案的另一种改进，所述输运管包括介质管和喷嘴；所述介质管一端与控制器相连，另一端侧面上安装有若干喷嘴。喷嘴用于将显示介质注入旋翼流场。

作为上述技术方案的进一步改进，所述介质管的管径从靠近控制器那一端向安装有喷嘴的一端逐渐减小。介质管管道截面逐步减小的目的是为了进一步增加介质的浓度，使得介质在流场中随流场的运动更为明显。

本发明的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置具有以下优点：

1、显示介质使用的原材料烟油成分主要为：乙二醇 、甘油和纯净水，产生的烟雾对人体和设备都基本没有危害，且显示介质在流场中的持续时间长。

2、烟雾的浓度通过更换烟油（一般使用重烟油）、观察存储箱烟雾浓度、调节控制器排风量三个途径进行调节，较现有的方法更方便、更精确地调节烟雾的浓度。

3、通过调节控制器使得介质在输运管处的速度尽量的小，但不至于倒流。显示介质的密度与空气密度接近，能与空气充分融合，不影响流场显示效果。通过调节控制器可以使喷嘴处的介质由旋翼流场的抽吸作用引入旋翼流场，确保喷嘴处的显示介质速度与旋翼流场的当地速度相近，得到真实的旋翼流场显示效果。

4、根据实验时间的需要更换不同尺寸的存储箱，使一定浓度下的介质量达到需要水平。

5、通过逐步减小导气管截面面积，进一步增加介质的浓度，使得介质在流场中随流场的运动更为明显。

6、通过改变喷嘴的位置，捕捉旋翼流场边界的桨尖涡的位置，达到完整显示旋翼流场的目的。

附图说明

图1是直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置整体结构示意图；

图2是显示介质发生器主视图；

图3是存储箱结构示意图；

图4是控制器主视图；

图5是输运管结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提出的一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置进行详细说明。

如图1所示，一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：包括显示介质发生器1、存储箱2、控制器3和输运管4；所述显示介质发生器1、控制器3和输运管4均与存储箱2连接；所述控制器3的一部分或者全部位于存储箱2内。

如图2所示，从经济、方便的考虑，所述显示介质发生器1采用现有的舞台烟机，根据不同的需要，可以选用1个或数个舞台烟机，本实施例中采用了两台舞台烟机。如图3所示，所述存储箱2包括箱体6和截面收缩的过渡箱体7；截面收缩过渡箱体7的一个端面上布置出气口。本实施例中，存储箱2采用长方体形状，当然，存储箱2还可以为正方体或者其他规则或者不规则形状，采用长方体只是为了便于说明技术方案，并不限制存储箱2的形状。所述存储箱2的箱壁至少一部分由透明材料制作的板制成，只要透明的部分能够满足观察到存储箱2内介质浓度即可，或者或者箱壁全部由透明材料制作的板制成，箱壁可选择玻璃、树脂等材料制作的板。存储箱2上设置有进口和出口，该进口和出口可相对设置，也可设置在不相对的烟箱壁上，比如进口设置在一个底面上，出口设置在与该底面相邻的侧面上。优选相对设置，即设置在两个相对的底面上。具有出口的一端向外具有凸台结构。

由于本实施例采用了两台舞台烟机，因此，存储箱2设置了两个进口，这两个进口相对于存储箱水平对称面对称设置。除进口和出口外，存储箱2其它部分均密封。两台显示介质发生器1的出口分别连接到存储箱2的两个进口，存储箱2的两个进口直径与显示介质发生器1的出口的直径一致。

如图4所示，所述控制器3包括排风扇8和导管9。所述排风扇8优选调速排气扇。所述导管9优选喇叭口导管，喇叭口导管口径较大的一端连接在排气扇8排风口上，较小的一端与输送管4相连。导管9的进气口尺寸为排气扇8排风口尺寸，导管9出气口尺寸为输送管4进气口尺寸。所述控制器3通过两根立柱固定在存储箱2内。两根立柱的间距与排气扇8宽度一致，通过两根立柱夹紧排气扇8来固定控制器3。控制器3也可部分位于存储箱2内，部分伸出存储箱2，比如导管9位于存储箱2外。

如图5所示，所述输运管4包括介质管10和喷嘴5。所述输运管4可以选择直线形也可以选择弯折形。介质管10优选高分子聚乙烯管。喇叭口导管口径较小的一端通过存储箱2的出口连接在介质管10的进口。若控制器3全部位于存储箱2内，则存储箱2出口直径与介质管10的进口一致；若控制器3部分伸出存储箱2，则存储箱2出口直径与控制器3伸出位置的直径一致，即控制器3伸出部分与存储箱2之间密封。介质管10另一端侧面上安装有若干喷嘴5，优选若干喷嘴5朝向一致。优选喷嘴安装在输运管的最末端，为了捕捉旋翼桨尖涡，喷嘴的位置可调，以实现最佳的旋翼流场显示效果。所述介质管10安装有喷嘴5的一端管径小于介质管10进口那一端的管径，介质管10大端到小端可以渐进变小，也可以以台阶式突然变小。

本发明中各个进口和出口的形状为圆形、方形、矩形、多边形以及其它规则或者不规则的形状，能满足烟雾传递的形状均可。作为一种优选，采用圆形，但是优选圆形并不是对进出口的形状造成限制。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：包括显示介质发生器（1）、存储箱（2）、控制器（3）和输运管（4）；所述显示介质发生器（1）、控制器（3）和输运管（4）均与存储箱（2）连接；所述控制器（3）的一部分或者全部位于存储箱（2）内。

2.根据权利要求1所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：所述显示介质发生器（1）和控制器（3）均具有出口，存储箱（2）上设置有进口和出口，输运管（4）具有进口；显示介质发生器（1）的出口和存储箱（2）的进口相连，控制器（3）的出口穿过存储箱（2）的出口和输运管（4）的进口相连。

3.根据权利要求1所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：所述显示介质发生器（1）为舞台烟机。

4.根据权利要求1所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：所述存储箱（2）包括箱体（6）和截面收缩的过渡箱体（7）；截面收缩过渡箱体的一个端面上布置出气口。

5.根据权利要求1所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：所述存储箱（2）的箱壁至少一部分由透明材料制作的板制成，或者箱壁全部由透明材料制作的板制成。

6.根据权利要求1所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：所述控制器（3）包括排风扇（8）和导管（9），所述导管（9）一端与输运管（4）相连。

7.根据权利要求1所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：所述输运管（4）包括介质管（10）和喷嘴（5）；所述介质管（9）一端与控制器（3）相连，另一端侧面上安装有若干喷嘴（5）。

8.根据权利要求7所述的直升机旋翼流场显示介质发生、存储及输运装置，其特征在于：所述介质管（10）的管径从靠近控制器（3）那一端向安装有喷嘴（5）的一端逐渐减小。