CN105181291A - 一种用于高超声速推进风洞的流场测试装置 - Google Patents

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高占彪
李东霞
顾洪斌
张新宇
钱大兴
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Abstract

公开一种用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其包括测量流场压力的总压耙(6)，还包括支撑架(7)、双轴同步运动***、运动控制***；运动控制***包括可编程逻辑控制器PLC、运动控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器；双轴同步运动***包括在第一轴的第一伺服电机(1)、第一线性模组(4)，在第二轴的第二伺服电机、第二线性模组；总压耙(6)安装在总压耙支架(5)上，总压耙支架(5)的第一侧安装在第一线性模组上且第二侧安装在第二线性模组上；支撑架(7)固定在高超声速推进风洞的实验舱上，其中心与喷管同轴线；双轴同步运动***的两个轴分别平行安装于支撑架的左右两侧，通过运动控制***执行第一线性模组(3)、第二线性模组的同步运动来保证总压耙与喷管的纵向切面平行。

Description

一种用于高超声速推进风洞的流场测试装置
技术领域
本发明属于高超声速推进风洞的技术领域，具体地涉及一种用于高超声速推进风洞的流场测试装置，主要用于对风洞流场进行扫描式的流场压力测量。
背景技术
高超声速推进风洞是进行高超声速飞行器地面试验必不可少的设备。每一种新型飞行器的研制过程中都要经过大量的地面试验。高超声速推进风洞主要由加热器、喷管、实验舱、引射器、发动机模型支撑***组成。加热器提供模型试验所需的高温高压气体；气体由喷管加速到所需马赫数进入实验舱；实验舱内需维持飞行高度相应的大气条件,即一定的压力环境；而引射器用来保证实验舱内的低压状态。
在风洞实验中，为了确保实验数据的可靠性，实验流场的品质要符合发动机的实验要求。故发动机实验前，必须对喷管流场品质进行测量。目前在高超声速风洞领域，对于喷管流场压力测量一般采用固定式的测量方式。单排的测量排架一次实验只能进行一个位置的压力测量。多排排架结构复杂，容易影响喷管流场，造成实验数据不准确。而且由于测量位置相对固定，造成测量数据的局限性。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其能够对喷管出口流场截面进行间断或连续的扫描式的测量，提高工作效率，精确测量风洞流场压力分布，不影响风洞启动，并且防止风洞启停时对总压耙的损伤。
本发明的技术解决方案是：这种用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其包括测量流场压力的总压耙(6)，该流场测试装置还包括支撑架(7)、双轴同步运动***、运动控制***；运动控制***包括可编程逻辑控制器PLC、运动控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器；双轴同步运动***包括在第一轴的第一伺服电机(1)、第一线性模组(4)，以及在第二轴的第二伺服电机、第二线性模组；总压耙安装在总压耙支架(5)上，总压耙支架的第一侧安装在第一线性模组上且第二侧安装在第二线性模组上；支撑架(7)固定在高超声速推进风洞的实验舱上，其中心与喷管同轴线；双轴同步运动***的两个轴分别平行安装于支撑架的左右两侧，通过运动控制***执行第一线性模组、第二线性模组的同步运动来保证总压耙与喷管的纵向切面平行。
本发明通过运动控制***执行第一线性模组、第二线性模组的同步运动来保证总压耙与喷管的纵向切面平行，从而精确测量风洞流场压力分布；本发明采用扫描式动态测量，可以在同一次试验时，对喷管进行连续的或间断式的测量，提高工作效率；本发明能在风洞启动前和试验结束后将总压耙移动到喷管出口以外位置，所有不影响风洞启动又防止风洞启停时对总压耙的损伤。
附图说明
图1是根据本发明的用于高超声速推进风洞的流场测试装置的主视图。
图2是根据本发明的用于高超声速推进风洞的流场测试装置的侧视图。
图3是根据本发明的用于高超声速推进风洞的流场测试装置的电路原理图。
具体实施方式
如图1-3所示，这种用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其包括测量流场压力的总压耙(6)，该流场测试装置还包括支撑架(7)、双轴同步运动***、运动控制***；运动控制***包括可编程逻辑控制器PLC、运动控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器；双轴同步运动***包括在第一轴的第一伺服电机(1)、第一线性模组(4)，以及在第二轴的第二伺服电机、第二线性模组；总压耙(6)安装在总压耙支架(7)上，总压耙支架的第一侧安装在第一线性模组上且第二侧安装在第二线性模组上；支撑架固定在高超声速推进风洞的实验舱上，其中心与喷管同轴线；双轴同步运动***的两个轴分别平行安装于支撑架的左右两侧，通过运动控制***执行第一线性模组、第二线性模组的同步运动来保证总压耙与喷管的纵向切面平行。
本发明通过运动控制***执行第一线性模组、第二线性模组的同步运动来保证总压耙与喷管的纵向切面平行，从而精确测量风洞流场压力分布；本发明采用扫描式动态测量，可以在同一次试验时，对喷管进行连续的或间断式的测量，提高工作效率；本发明能在风洞启动前和试验结束后将总压耙移动到喷管出口以外位置，所有不影响风洞启动又防止风洞启停时对总压耙的损伤。
另外，所述总压耙为一字型总压耙，所述总压耙支架为一字型支架。当然也可以采用其它形式的总压耙和总压耙支架。
另外，所述支撑架与实验舱的前舱面共面。如图2所示。
另外，所述第一线性模组、第二线性模组均具有双螺旋推杆并均安装光栅尺，所述第一伺服电机、第二伺服电机均具有光电编码器。光栅尺用于检测线性模组的运动精度，其反馈位置作为实验测点的位置信息，精度达微米级。线性模组自带的双螺旋推杆和伺服电机自带的光电编码器使线性模组具有高精度。
另外，所述第一伺服电机、第二伺服电机均为额定功率0.4KW、电机扭矩1.28NM、电机额定转速3000RPM。通过PLC控制双轴同步运动***，保证总压耙与喷管流场纵向切面平行，可使总压耙运动速度为300mm/s。
另外，所述第一线性模组、第二线性模组均带有行程开关。这样能够确保第一线性模组、第二线性模组的滑块都不会过行程运动。
另外，所述运动控制***还包括控制室主机，其与PLC连接且放置于实验舱外。这样便于远程操作，并且能够更好地保证操作人员的安全。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其包括测量流场压力的总压耙(6)，其特征在于：该流场测试装置还包括支撑架(7)、双轴同步运动***、运动控制***；运动控制***包括可编程逻辑控制器PLC、运动控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器；双轴同步运动***包括在第一轴的第一伺服电机(1)、第一线性模组(6)，以及在第二轴的第二伺服电机、第二线性模组；总压耙(6)安装在总压耙支架(5)上，总压耙支架的第一侧安装在第一线性模组上且第二侧安装在第二线性模组上；支撑架固定在高超声速推进风洞的实验舱上，其中心与喷管同轴线；双轴同步运动***的两个轴分别平行安装于支撑架的左右两侧，通过运动控制***执行第一线性模组、第二线性模组的同步运动来保证总压耙与喷管的纵向切面平行。
2.根据权利要求1所述的用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其特征在于：所述总压耙(6)为一字型总压耙，所述总压耙支架为一字型支架。
3.根据权利要求2所述的用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其特征在于：所述支撑架(7)与实验舱的前舱面共面。
4.根据权利要求3所述的用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其特征在于：所述第一线性模组、第二线性模组均具有双螺旋推杆(3)并均安装光栅尺(2)，所述第一伺服电机(1)、第二伺服电机均具有光电编码器。
5.根据权利要求4所述的用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其特征在于：所述第一伺服电机、第二伺服电机均为额定功率0.4KW、电机扭矩1.28NM、电机额定转速3000RPM。
6.根据权利要求5所述的用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其特征在于：所述第一线性模组、第二线性模组均带有行程开关。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于高超声速推进风洞的流场测试装置，其特征在于：所述运动控制***还包括控制室主机，其与PLC连接且放置于实验舱外。
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