CN206488910U - 一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，包括翼型支杆、整流罩、引电器、滚转轴、角接触球轴承、配重、轻质支杆和俯仰/偏航自由度转台；翼型支杆底部固定在风洞试验段下洞壁或平台上，引电器、滚转轴和角接触球轴承位于整流罩内部；轻质支杆一端与滚转轴固定连接，另一端与俯仰/偏航自由度转台固定连接，配重活动固定在轻质支杆的端部；俯仰/偏航自由度转台一端与轻质支杆固定连接，另一端与试验模型固定连接。本实用新型结构简单紧凑，使用安装方便，能实现试验模型在滚转、俯仰和偏航三个自由度运动的全过程模拟试验，实时测量运动参数，达到迎角、侧滑角连续变化的目的，且在试验过程中保证了气流的稳定性。

Description

一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置

技术领域

本实用新型属于一种风洞试验装置，具体涉及一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置。

背景技术

速度矢滚转是现代战斗机最基本的战术机动动作之一，该机动可以快速改变机头指向，先敌捕获目标获取有利攻击态势。尾旋是飞机最复杂、最危险的极限飞行状态之一；尾旋中飞机的操纵性显著变坏甚至完全丧失，同时空间方位判断及驾驶条件变得更为复杂，因而对飞行员及飞机的安全构成了极大的威胁。飞机尾旋运动的实质是一种大迎角下绕速度矢滚转的飞行状态。

在对导弹(飞机)进行研究时，其绕速度矢机动和尾旋运动尤其重要，在导弹(飞机)进行动作时，要想确定导弹(飞机)在空间中的运动的方向，就需要偏航角、俯仰角和滚转角这三个角度。

现有技术中主要是通过飞行试验手段研究绕速度矢机动和尾旋运动，这种手段风险较高、费用耗费大、并且周期较长，因此许多飞行器至今都未进行尾旋的试飞。现今的技术主要是采用低速风洞模拟试验装置模拟研究飞行器的绕速度飞行，但是传统的低速风洞旋转天平试验装置智能模拟固定迎角和侧滑角下的绕速度矢滚转运动，而立式风洞尾旋试验主要是模拟研究稳态尾旋特性，无法全面获取尾旋进入、改出的特性，所以，现今的试验很难同时实现在机动动作同时出现迎角、侧滑角连续变化时的滚转运动，特别是在保证试验装置结构紧凑简单、安装方便的情况下，很难模拟出在飞机试验模型进行滚转运动时的自由俯仰和偏航运动过程，且无法进行各个飞行参数的实时测量，更加无法保证在风洞试验时气流的稳定性。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种低速风洞绕速度矢的试验装置，该装置结构简单且紧凑，能有效实现试验模型在滚转、俯仰和偏航三个自由度运动的全过程模拟试验，且能进行参数的实时测量，能达到迎角、侧滑角连续变化的目的，并且在试验过程中保证了风洞内气流的稳定性，使用安装十分方便。

为了达到上述的目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，该装置包括翼型支杆、整流罩、引电器、滚转轴、角接触球轴承、配重、轻质支杆和俯仰/偏航自由度转台；

所述翼型支杆底部固定在风洞试验段下洞壁或平台上，整流罩固定在翼型支杆顶部；所述整流罩为空心结构，其内部设有引电器、滚转轴和用于支撑滚转轴的角接触球轴承，所述引电器与滚转轴固定连接；

所述轻质支杆整体经过三次预弯，其一端与滚转轴固定连接，另一端与俯仰/偏航自由度转台固定连接，且轻质支杆两端均位于滚转轴的中轴线上，所述配重通过固定杆固定在轻质支杆与滚转轴连接的端部，配重套在固定杆上活动连接，且配重与轻质支杆保持在同一平面上；

所述俯仰/偏航自由度转台一端与轻质支杆固定连接，另一端与试验模型固定连接，且俯仰/偏航自由度转台的转动中心与试验模型的重心重合。

进一步的是，所述俯仰/偏航自由度转台包括侧滑轴、转台外框架、转台内框架、单列角接触球轴承和双列深沟球轴承，所述俯仰/偏航自由度转台通过侧滑轴与轻质支杆连接，转台外框架安装于转台内框架上，转台内框架由双深沟球轴承支撑，转台外框架由单列角接触球轴承支撑；通过转台外框架可实现俯仰运动，通过转台内框架可实现自由偏航欲动，其中飞机试验模型固定在转台外框架上。

进一步的是，所述翼型支杆剖面呈翼型；减小了翼型支杆的支撑对模型所处流场产生的影响。

进一步的是，所述翼型支杆顶部和底部均开有多个螺栓孔，翼型支杆与整流罩和风动试验段下洞壁或平台通过螺栓连接。

进一步的是，所述整流罩头部采用平滑外形；使得通过整流罩的气流较为光顺。

进一步的是，所述引电器与滚转轴同步旋转，且滚转轴设有供引电器信号线和电源线布置的中空结构；引电器可用于模拟内部机载设备供电及实时采集设备的数据参数信号，采用中空结构不仅可以为引电器的信号线和电源线提供走线空间，也可以减小装置的质量和惯量。

进一步的是，所述配重的头部采用平滑外形，其尾部采用锥形过渡；使得通过配重的气流较为光顺，对气流的影响较小。

进一步的是，所述轻质支杆为中空结构，且其三个预弯处均采用平滑过渡；采用三次预弯，第一次预弯可给试验模型留有足够的俯仰运动裕量，避免产生干涉，第二次预弯可减小所述轻质支杆惯量对模型运动造成的影响，第三次预弯可增大机动模拟的迎角范围，且减小了与轻质支杆的干涉。

进一步的是，该装置能实现试验模型滚转角度运动范围为-180°～180°，偏航角运动范围为-180°～180°，俯仰角运动范围为0°～90°。

本实用新型的有益效果是：

通过滚转轴和俯仰/偏航自由度转台相结合的方式实现了试验模型物理意义明晰的三自由度运动的模拟，并且能实时记录其运动过程将其运动数据参数进行记录，装置的集成度极高；

翼型支杆、整流罩、配重和轻质支杆对风洞气流场的干扰小，使得该试验模型能在稳定的气流中进行绕速度矢滚转的模拟试验，轻质支杆采用三次预弯，给飞机试验模型留有足够的俯仰运动裕量，也提高了机动模拟的迎角范围，减小了与轻质支杆之间的干涉，同时也减小了轻质支杆惯量对模型运动造成的影响；

本装置中摩擦较小，受到气流的影响较小，转动十分灵活，模拟逼真；本装置安装方便，结构紧凑，制造成本较低；同时通过配重高度的调整，可实现不同飞机试验模型均能在试验旋转过程中保持动平衡，移植性和通用性较好，不同的飞机试验模型可在不同形式和不同大小的低速风洞中实现试验。

附图说明

图1是本实用新型的试验装置结构示意图；

图2是本实用新型的俯仰/偏航自由度转台的结构示意图。

图中：1、翼型支杆；2、整流罩；3、引电器；4、滚转轴；5、角接触球轴承；6、配重；7、轻质支杆；8、俯仰/偏航自由度转台；8-1转台外框架；8-2单列角接触球轴承；8-3、侧滑轴；8-4、转台内框架；8-5双列深沟球轴承；9、固定杆。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

在本实施例中，如图1～2所示，一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，该装置包括翼型支杆1、整流罩2、引电器3、滚转轴4、角接触球轴承5、配重6、轻质支杆7和俯仰/偏航自由度转台8；

所述翼型支杆1底部固定在风洞试验段下洞壁或平台上，整流罩1固定在翼型支杆2顶部；所述整流罩2为空心结构，其内部设有引电器3、滚转轴4和用于支撑滚转轴4的角接触球轴承5，所述引电器3与滚转轴4固定连接；

所述轻质支杆7整体经过三次预弯，其一端与滚转轴4固定连接，另一端与俯仰/偏航自由度转台8固定连接，且轻质支杆7两端均位于滚转轴4的中轴线上，保证飞机试验模型滚转轴线、俯仰轴线和偏航轴向均相交于俯仰/偏航自由度转台8的中心，所述配重6通过固定杆9固定在轻质支杆7与滚转轴4连接的端部，配重6套在固定杆9上活动连接，且配重6与轻质支杆7保持在同一平面上，配重6的高度可在固定杆9上进行调节，以保证不同飞机模型在试验旋转过程中均保持动平衡状态；

所述俯仰/偏航自由度转台8一端与轻质支杆7固定连接，另一端与试验模型固定连接，且俯仰/偏航自由度转台8的转动中心与试验模型的重心重合。

作为本实用新型的一种优化方案，所述俯仰/偏航自由度转台8包括侧滑轴8-3、转台外框架8-1、转台内框架8-4、单列角接触球轴承8-2和双列深沟球轴承8-5，所述俯仰/偏航自由度转台8通过侧滑轴8-3与轻质支杆7连接，转台外框架8-1安装于转台内框架8-4上，转台内框架8-4由双深沟球轴承支撑8-5，转台外框架8-1由单列角接触球轴承8-2支撑；通过转台外框架8-1可实现俯仰运动，通过转台内框架8-4可实现自由偏航欲动，其中飞机试验模型固定在转台外框架上。

作为本实用新型的一种优化方案，所述翼型支杆1剖面呈翼型；减小了翼型支杆1的支撑对模型所处流场产生的影响。

作为本实用新型的一种优化方案，所述翼型支杆1顶部和底部均开有多个螺栓孔，翼型支杆1与整流罩2和风动试验段下洞壁或平台通过螺栓连接。

作为本实用新型的一种优化方案，所述整流罩2头部采用平滑外形；使得通过整流罩2的气流较为光顺。

作为本实用新型的一种优化方案，所述引电器3与滚转轴4同步旋转，且滚转轴4设有供引电器3信号线和电源线布置的中空结构；引电器3可用于模拟内部机载设备供电及实时采集设备的数据参数信号，采用中空结构不仅可以为引电器的信号线和电源线提供走线空间，也可以减小装置的质量和惯量。

作为本实用新型的一种优化方案，所述配重6的头部采用平滑外形，其尾部采用锥形过渡；使得通过配重6的气流较为光顺，对气流的影响较小。

作为本实用新型的一种优化方案，所述轻质支杆7为中空结构，且其三个预弯处均采用平滑过渡；采用三次预弯，第一次预弯可给试验模型留有足够的俯仰运动裕量，避免产生干涉，第二次预弯可减小所述轻质支杆7惯量对模型运动造成的影响，第三次预弯可增大机动模拟的迎角范围，且减小了与轻质支杆7的干涉。

作为本实用新型的一种优化方案，该装置能实现试验模型滚转角度运动范围为-180°～180°，偏航角运动范围为-180°～180°，俯仰角运动范围为0°～90°。

本实用新型在具体实施时，将本装置固定在风洞试验段下洞壁或平台上，通过螺栓将本装置的翼型支杆1与风洞试验段下洞壁或平台固定在一起，将飞机试验模型固定在转台外框架8-1上，且飞机试验模型的重心与俯仰/偏航自由度转台8的转动中心重合；控制启动引电器3，引电器3和滚转轴4一起进行同轴转动，滚转轴4转动带动配重6和轻质支杆7一起转动，轻质支杆7一端的俯仰/偏航自由度转台8带动飞机试验模型与滚转轴4做同轴做滚转运动，同时转台外框架8-1带动飞机试验模型做俯仰运动，转台内框架8-4带动飞机试验模型做偏航运动，通过滚转轴4和俯仰/偏航自由度转台8相结合的方式可实现试验模型物理意义明晰的三自由度运动的模拟，并且能通过引电器3实时记录其运动过程并将其运动数据参数进行记录，通过该试验装置，能够实现滚转角的运动范围为-180°～180°，偏航角运动范围-180°～180°，俯仰角运动范围0°～90°，可以实现绕速度矢滚转机动动作，从而可以便捷、高效的开展飞机机动的尾旋全过程的研究；

并且该试验装置中的翼型支杆1、整流罩2、配重6和轻质支杆7的结构均能减小对风洞气流场的干扰，使得该试验模型能在稳定的气流中进行绕速度矢滚转的模拟试验，且其模拟角度范围大，并且配重6可在固定杆9上进行上下调节，能有效满足动平衡要求；

本装置中摩擦较小，受到气流的影响较小，转动十分灵活，模拟逼真；本装置安装方便，结构紧凑，成本较低好；且移植性好，通用性好，可在不同形式和不同大小的低速风洞中实现。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：该装置包括翼型支杆(1)、整流罩(2)、引电器(3)、滚转轴(4)、角接触球轴承(5)、配重(6)、轻质支杆(7)和俯仰/偏航自由度转台(8)；

所述翼型支杆(1)底部固定在风洞试验段下洞壁或平台上，整流罩(2)固定在翼型支杆(1)顶部；所述整流罩(2)为空心结构，其内部设有引电器(3)、滚转轴(4)和用于支撑滚转轴(4)的角接触球轴承(5)，所述引电器(3)与滚转轴(4)固定连接；

所述轻质支杆(7)整体经过三次预弯，其一端与滚转轴(4)固定连接，另一端与俯仰/偏航自由度转台(8)固定连接，且轻质支杆(7)两端均位于滚转轴(4)的中轴线上，所述配重(6)通过固定杆(9)固定在轻质支杆(7)与滚转轴(4)连接的端部，配重(6)套在固定杆(9)上活动连接，且配重(6)与轻质支杆(7)保持在同一平面上；

所述俯仰/偏航自由度转台(8)一端与轻质支杆(7)固定连接，另一端与飞机试验模型固定连接，且俯仰/偏航自由度转台(8)的转动中心与飞机试验模型的重心重合。

2.根据权利要求1所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：所述俯仰/偏航自由度转台(8)包括侧滑轴(8-3)、转台外框架(8-1)、转台内框架(8-4)、单列角接触球轴承(8-2)和双列深沟球轴承(8-5)，所述俯仰/偏航自由度转台(8)通过侧滑轴(8-3)与轻质支杆(7)连接，转台外框架(8-1)安装于转台内框架(8-4)上，转台内框架(8-4)由双深沟球轴承(8-5)支撑，转台外框架(8-1)由单列角接触球轴承(8-2)支撑。

3.根据权利要求2所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：所述翼型支杆(1)剖面呈翼型。

4.根据权利要求3所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：所述翼型支杆(1)顶部和底部均开有多个螺栓孔，翼型支杆(1)与整流罩(2)和风动试验段下洞壁或平台通过螺栓连接。

5.根据权利要求4所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：所述整流罩(2)头部采用平滑外形。

6.根据权利要求5所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：所述引电器(3)与滚转轴(4)同步旋转，且滚转轴(4)设有供引电器(3)信号线和电源线布置的中空结构。

7.根据权利要求6所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：所述配重(6)的头部采用平滑外形，其尾部采用锥形过渡。

8.根据权利要求7所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：所述轻质支杆(7)为中空结构，且其三个预弯处均采用平滑过渡。

9.根据权利要求8所述的一种低速风洞绕速度矢滚转的试验装置，其特征在于：该装置能实现试验模型滚转角度运动范围为-180°～180°，偏航角运动范围为-180°～180°，俯仰角运动范围为0°～90°。