CN204758255U - 风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置，包括具有水平延伸结构的支撑定位结构，支撑定位结构上设有可使水平延伸结构作竖直移动的导向结构，水平延伸结构的延伸端设有检测定位结构，以及与所述检测定位结构相对应设置于风洞试验段迎角机构的弯刀支板处可随弯刀支板作正负攻角弧形运动的测量装置。本实用新型风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置使测量过程更加直观、简捷，并且建立出了误差小，稳定性高的基准，非常明显的缩短了实施周期，减少了操作人员，降低了劳动强度，大幅度节约了各方面的成本。

Description

风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置

技术领域

本实用新型涉及风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置。

背景技术

在航空航天领域中，许多飞行数据都需要先通过风洞设备进行高空及外太空的模拟试验获得。风洞中的一个关键部段为试验段，试验段的内部的核心装置为迎角机构，通过迎角机构来检测风洞的使用效能能否可靠地为飞行器的研制准确定型，其作用不可替代。迎角机构处在试验段的中部，如图1所示，迎角机构中包括了由上部支架11、中部支架12和下部支架13构成的弯刀支板1，弯刀支板1夹持于上、下轨道架中。飞行器按比例缩小制作成试验模型后，先安装在高精度的标准支杆上，再连同标准支杆套插进弯刀支板1的中部支架12中心孔内固定，在上轨道架中的油缸推动下，迎角机构沿上、下轨道架上的精密圆弧导轨在试验段内逆着风洞中释放出的暂冲或连续气流，沿图1中的箭头方向作精准的正、负攻角运作。

上述弯刀支板的正负攻角运作指的是以平行于风洞轴线的垂直立面作为衡量基准，围绕着处在风洞轴线上的圆心，在风洞轴线所在的铅垂面内所作的圆弧运动(如图1箭头所示)。在试验段安装过程中，其上、下导轨架装配精度愈高，迎角机构在其两侧的圆弧导轨夹持下作圆弧运行时的旋转中心就越接近于理论的位置中心，那么，安装于弯刀支板1的中部支架12上的飞行器模型在风洞模拟流场中通过精密传感器采集到的气动数据就愈接近于真实状态，这将大大缩短飞行器从型号试验到产品诞生的周期。

综上可看出，在试验段于风洞轴线上安装完成后，均要实测出迎角机构旋转中心的真实位置，以检验其与理论中心的重合度。如若重合度超差，则说明试验段相关位置上的安装精度达不到要求，就需对试验段安装工序进行分析并针对原因实施相关安装位置向减小重合度偏差方向上的重新安装及调整，直至迎角机构旋转中心与理论中心的偏差控制在设计要求范围内。

现有的检测方法中，可以采用DJ1光学经纬仪结合DS1级精度水准仪进行测量。该方法所测数据受弯刀支板位置状态影响较大，拟合出的旋转中心点只能是参考性的。因而，据该测量方法得出的结果，只能用作凭经验判断趋势来调校试验段安装状态，不是完全精准的数据。

还有一种方法是将芯棒定位于弯刀支板中心孔内进行检测。该方法操作起来比上一种方便，但是由于芯棒往往较长，其本身蕴含着的加工残余应力引起的变形较大，该种方式实施起来所造成的测量偏角误差可能超过第一种方法，所得出的数据也只能供参考。

另外还有一种方法是近期出现的用激光跟踪仪进行施测。这种测量方式精确，得出的结果与真实状态相吻合度较高。但该方法只能用作最终产品的检验，不适于在试验段调整安装中作为时刻借鉴的依据来校核产生的过程偏差。这是因为该种方式采集数据点众多，还要经过电脑对采集的数据进行分析才能出结果，整个环节周期长，满足不了试验段安装过程中对测量的瞬时需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置，使测量过程更加直观、简捷，并且建立出误差小，稳定性高的基准，使工程技术人员在实施中便于正确把握调校程度，以及可以明确消除偏差所应采取的措施。

本实用新型风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置，包括具有水平延伸结构的支撑定位结构，支撑定位结构上设有可使水平延伸结构作竖直移动的导向结构，水平延伸结构的延伸端设有检测定位结构，以及与所述检测定位结构相对应设置于风洞试验段迎角机构的弯刀支板处可随弯刀支板作正负攻角弧形运动的测量装置。

在对迎角机构旋转中心检测时，通过水平延伸结构延伸端的检测定位结构可实现将迎角机构的理论旋转中心实体化，直观地将理论旋转中心显示在了风洞试验段的空间中，其建立的方法非常简捷适用，精度高，稳定性好，然后测量检测定位结构和设于迎角机构弯刀支板上的测量装置之间的距离，并与设计距离比对，根据测量距离是否在允许误差范围内来判断迎角机构的旋转是否有偏差。本实用新型的检测装置极大简化了测量工序，而且不会受到调整次数影响，能够重复利用，直至完成试验段的精调，相比现有的各种方法每调整一次都需要重新架设仪器、重新找正的繁琐过程，大幅减少了操作人员，缩短了实施周期，降低了劳动强度，节约了成本，而且该检测装置可以应用于风洞中各种跨、超声速风洞迎角机构回转中心的确定，通用性强。

具体而言，上述检测装置中的支撑定位结构可包括连接有水平延伸结构的固定基架，水平延伸结构包括可沿固定基架上的竖直导向结构移动的滑块座，以及与滑块座固定，并在延伸端设有所述检测定位结构的测量杆。例如，固定基架可以是一种由工字钢立柱及下部的直角板组成的直角尺状结构，工字钢立柱的腹板面在风洞中为垂直迎风面，腹板上沿其纵向中心线精加工有所述的导向结构。滑块座可沿固定基架上的导向结构上下移动调整高度。通过固定基架在横、纵向位置和滑块座在竖向位置的空间三维定位，就可以使与滑块座固定的测量杆上的检测定位结构定位于风洞试验段空间中迎角机构的理论旋转中心处。

优选的，所述的测量杆与滑块座以相配合的锥体和锥孔结构定位连接。利用锥体和锥孔结构之间的自定位和自锁功能，能够很方便的实现准确定位。

进一步的，在水平延伸结构上设有用于保持其稳定并可调节高度的支撑杆。支撑杆可以为一个端头带有螺纹的圆钢型调节杆，有利于对水平延伸结构的稳定和一定的辅助高度调节作用。

优选的，所述测量杆的检测定位结构为球体结构；所述的测量装置具有一端用于与弯刀支板连接的基体，另一端设有与测量杆的检测定位结构相对应的球形测量端。球体具有端面上任意点的半径相同的特点，因此可以很方便的确定和检测球体结构的检测定位结构和与检测定位结构对应的球形测量端之间的距离。

进一步的，所述测量装置与弯刀支板间以相配合的锥体和锥孔结构定位连接，同样可以方便、快捷的对测量装置进行定位和固定。

在使用本实用新型上述检测装置对风洞试验段迎角机构旋转中心进行检测时，是先将上述检测装置中的支撑定位结构上水平延伸的检测定位结构通过在空间的三维方向调整置于迎角机构在风洞轴线上的理论旋转中心点。然后将与所述与支撑定位结构中的检测定位结构相对应的测量装置定位设置于迎角机构的弯刀支板的中心处。并且使测量装置随弯刀支板作正负攻角弧形运动，测量其在运动过程中与检测定位结构的测量点之间的距离，并将该距离与设计距离比对，通过调整支撑定位结构上水平延伸的检测定位结构的位置，使其与测量装置的测量点之间距离的偏差在设计允许的范围内。

当所述水平延伸的检测定位结构和测量装置均为球体结构时，使水平延伸端的球体检测定位结构的球体水平延伸端点位于风洞的理论旋转中心点，测量所述的水平延伸端点与测量装置测量点之间的距离为测量其两相对球面间的距离。

本实用新型风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置，可将迎角机构的理论旋转中心实体化，使测量过程更加直观、简捷，并且建立出了误差小，稳定性高的基准，极大地简化了测量工序，非常明显的缩短了实施周期，减少了操作人员，降低了劳动强度，大幅度节约了各方面的成本。并且该检测装置可以应用于风洞中多种跨、超声速风洞迎角机构回转中心的确定，通用性强。

以下结合实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。

附图说明

图1为目前风洞试验段迎角机构结构示意图。

图2为本实用新型风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示本实用新型风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置，包括具有水平延伸结构的支撑定位结构4，支撑定位结构4包括了连接所述水平延伸结构的固定基架，支撑定位结构4上设有可使水平延伸结构作竖直移动的导向结构。固定基架呈直角尺状，由工字钢立柱及下部的直角板组成，工字钢立柱的腹板面在风洞中为垂直迎风面，腹板上有沿其纵向中心线精加工的导向槽。

水平延伸结构包括可沿固定基架上的竖直导向结构移动的滑块座6，以及与滑块座6以相配合的锥体和锥孔结构定位连接、并在延伸端设有球体结构的检测定位结构2的测量杆5。还具有与所述检测定位结构2相对应设置于风洞试验段迎角机构的弯刀支板1处、可随弯刀支板1作正负攻角弧形运动的测量装置3。滑块座6的内腔为锥形定位孔结构，其未开锥孔的端面上加工有一个导向凸台，用于与固定基架上的导向槽相配合，可以在其中作微间隙的直线滑动。滑块座6开孔的端头下部焊接有一个带内螺纹的管套，通过该管套连接有辅助滑块座6稳定并可调节高度的支撑杆7。测量杆5的一端为与滑块座6上的锥形定位孔相适应的锥体；另一端设有一个球体结构的检测定位结构2。

与检测定位结构2对应的测量装置3具有一端用于与弯刀支板1连接的基体，并通过基体同样以相配合的锥体和锥孔结构定位***迎角机构弯刀支板1的中部支架12的中心孔内定位。检测装置3的另一端设有与测量杆5的检测定位结构2相对应的球形测量端。

在设定检测装置时，先固定支撑定位结构4的基架：按照设计的技术参数，先行推算出弯刀支板的旋转中心在风洞轴线上的位置。在风洞轴线上找正后，即建立出了弯刀支板的旋转中心点，该过程不需借助水准仪和经纬仪，建立过程简单。依照该旋转中心点的位置，用内径千分尺进行量测、定距于喷管段9内腔的上、下壁板面上，确定出固定基架在喷管段9出口端腔体内应处的截面，并划出该截面的投影线和风洞轴线的投影线，形成纵、横垂直的十字交叉基准线；然后把固定基架安装到该截面上，使固定基架的两个互相垂直立面的纵向中心线，分别与上述的十字交叉基准线对正，这样，固定基架在横向和纵向上就进行了定位，并且处在了所要求的截面上并与风洞轴线保持对正。

再把滑块座6临时安装到固定基架上去，使其导向凸台处于固定基架的导向槽中，支撑杆7旋进管套中并支撑于喷管段9下壁板上。然后分别以喷管段9的上、下壁板为起始基准，将滑块座6沿着竖向导向槽精调到喷管段9腔体中心位置上(即风洞中心)紧固，调整支撑杆7高度到适合状态后支撑于喷管段9下壁板上，将滑块座6在竖向上进行了定位。

最后把测量杆5的锥体部分与滑块座6的椎孔结构配合安装，测量装置3的基体一端与迎角机构弯刀支板的中部支架12的中心孔固定安装。这时，测量杆5延伸端的检测定位结构2即处于弯刀支板攻角运作时的理论旋转中心了。

在检测迎角机构旋转中心的过程中，可在迎角机构旋转的行程上均布选择3～5个位置停顿，用内径千分杆8测量检测定位结构2的理论旋转中心点处与安装在弯刀支板中部支架12中心孔中的测量装置3球形测量端之间的直线距离，与设计尺寸作比对，检查其偏差是否在允许范围内，并据此能够准确推断出迎角机构偏差校正的调整方向。

根据采用本实施例的检测装置和方法对风洞试验段的安装及校核性调整过程产生的成本进行分析，其经济成本比传统方式节约近20％，同时也大幅减少了操作人员，缩短了实施周期，以及显著提高了检测的准确性。

Claims (5)

1.风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置，其特征为：包括具有水平延伸结构的支撑定位结构(4)，支撑定位结构(4)上设有可使水平延伸结构作竖直移动的导向结构，水平延伸结构的延伸端设有检测定位结构(2)，以及与所述检测定位结构(2)相对应设置于风洞试验段迎角机构的弯刀支板(1)处可随弯刀支板(1)作正负攻角弧形运动的测量装置(3)。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征为：所述的支撑定位结构(4)包括连接有水平延伸结构的固定基架，水平延伸结构包括可沿固定基架上的竖直导向结构移动的滑块座(6)，以及与滑块座(6)固定，并在延伸端设有所述检测定位结构(2)的测量杆(5)。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征为：所述的测量杆(5)与滑块座(6)以相配合的锥体和锥孔结构定位连接。

4.如权利要求1所述的检测装置，其特征为：在水平延伸结构上设有用于保持其稳定并可调节高度的支撑杆(7)。

5.如权利要求2至4之一所述的检测装置，其特征为：所述测量杆(5)的检测定位结构(2)为球体结构；所述的测量装置(3)具有一端用于与弯刀支板(1)连接的基体，另一端设有与测量杆(5)的检测定位结构(2)相对应的球形测量端。