CN211904600U - 一种用于通气模型内阻测量的假尾支 - Google Patents

Abstract

本申请涉及风洞试验装置领域，具体公开了一种用于通气模型内阻测量的假尾支，所述假尾支包括支杆和连接在支杆自由端的测压耙，所述支杆由假尾支前段、假尾支中段和假尾支尾段组成；所述假尾支前段与假尾支中段轴向相对位置可拆卸调节，所述假尾支中段与假尾支尾段在径向平面内可上下和/或左右调节。本实用新型能够实现轴向、径向上下和径向左右调节，能够将测压耙完全按照实际测试需求与被测模型尾喷口对准，从而可以消除因测压耙与尾喷口安装偏斜导致的测试数据失真，内阻测量不准的问题。

Description

一种用于通气模型内阻测量的假尾支

技术领域

本实用新型涉及空气动力学试验装置领域，尤其涉及风洞试验装置领域，具体涉及一种用于通气模型内阻测量的假尾支。

背景技术

在高速风洞中进行飞机、导弹的全模常规测力试验时，一般将模型进气口用堵锥堵住，这样的模型成为不通气模型或堵锥模型。不通气模型不能模拟真实飞行式进气口附近的流态，也不能模拟发动机尾喷口附近的流态，因为用不通气模型获得的气动力数据与飞行器真实飞行时的气动力数据是有差异的。最理想的试验方法是采用带发动机模拟器的模型进行风洞试验，以同时模拟进气和喷流流态，但由于技术复杂、费用昂贵，目前这种试验技术尚未广泛应用。目前多将进气模拟和喷流模拟分别进行，以分别测量进气、喷流对模型气动特性的影响。对于复杂进气***设计的飞机而言，在设计的早期就要对进排气***外形进行优化设计。为了提高设计效率并降低设计成本，工程上进排气***外形的优化和选型都不考虑动力影响。为尽可能地保证飞机内、外流场似，现在大多数飞机模型一般都采用模拟内管道，保证模型通气，而不采用堵锥的形式，以减少内、外流场干扰的影响。通气模型通常是进气道通气的全机模型，通气模型试验的目的是获取模拟了真实飞行条件下进口流态的全模气动力数据，或者是获取进气影响修正量。

在通气模型试验中，内流道产生了一定量的阻力，但在飞机的阻力构成中，内流道内部壁面产生的阻力是不计入全机气动阻力里的，在进行全机升阻特性分析时就应该扣除这部分阻力。关于内流道阻力的测量方法，目前见于文献资料的有通气模型内流道阻力直接测量技术、DPIV技术和通气模型测力试验方法。直接测量技术由于天平布置的要求，在飞机的全机模型上很难实现，DPIV具有较高的测量精度且多用于高超声速内流道阻力的测量，但因其成本较高，从工程角度其不适用于早期的方案选型。目前，飞行器研制中最常采用的是通气模型测力试验方法，该方法采用天平测量模型受力，模型受力中包含气动力和内阻，同时测量模型喷管出口截面气流参数，根据模型内腔流动量变化确定作用在模型内管道壁面的内阻，并从模型受力中扣除，从而得到待测的飞行器气动力。

现有技术：中国发明专利，专利号为CN201721753539X公开了一种适用于在风洞中对飞行器内流阻力进行高精度测量的风洞试验内流阻力测量装置，属于风洞试验技术领域。由于测压耙探针数量受限和气流偏角所带来的压力测量误差以及内外流出口边界准确区分等问题仍未解决。本实用新型提出一种新型高精度内流阻力测量装置，包括安装在风洞弯刀连接件上的模型支撑座，在该模型支撑座靠近风洞弯刀连接件的一端安装有轨迹控制滑轨，电动缸固定在轨迹控制滑轨上，其伸缩端与测压耙支臂连接，在测压耙支臂的自由端安装有总压测量探针阵列和静压测量探针阵列，该装置在风洞侧壁上还安装有用于在通气模型的内流道出口打出片光的激光器。采用的是腹部支撑方式，并利用尾部测压耙进行测量，相较于本申请技术类型相近。

上述现有技术中，并没能解决测压耙的安装误差弥补问题，尤其是在测量静压或者总压的测压钢管安装位置进行针对性精准调节问题上存在不同程度的技术障碍；鉴于此，针对测压耙安装精度调节和支撑装置对通气模型在气动测量过程中如何减少影响的技术问题上需要进行进一步的技术和装置革新。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的测压耙与被测模型尾喷口安装对准不可调导致内侧测量数据失真的问题，本申请提供一种用于通气模型内阻测量的假尾支，通过一改现有假尾支的结构设计，实现在轴向方向、径向平面的上、下、左、右方向可调，能够在通气模型安装完毕后，将测压耙完全根据需求对准通气模型尾喷口，从根本上避免和消除因测压耙与尾喷口安装误差导致的测量数据不准的问题。

为了较好的理解本实用新型所提供的技术方案及获得的有益技术效果，有必要将假尾支的应用场景，现有技术的应用情况和存在的不足进行简要介绍和分析。本实用新型是风洞试验中对通气模型进行外形气动力进行测量时所必备的装置之一。目前在高速风洞通气模型测力试验中，通常采用测力天平、尾支杆和测压耙的结构进行模型气动力和内阻测量。天平安装于模型内部，用于测量模型受力，模型通过天平、尾支杆与风洞迎角机构固连，实现模型在风洞试验段中的支撑，测压耙安装在模型尾喷口处的支杆上，用于测量出口气流的总压、静压，并通过测量的总、静压和来流参数计算获得模型内阻。本实用新型是针对测压耙和支杆，即假尾支提出的改进方案，用于解决现有支杆不可调，导致尾喷口与测压耙之间存在安装误差而导致天平测量数据失真。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种用于通气模型内阻测量的假尾支，所述假尾支包括支杆和连接在支杆自由端的测压耙，所述支杆由假尾支前段、假尾支中段和假尾支尾段组成；所述假尾支前段与假尾支中段轴向相对位置可拆卸调节，所述假尾支中段与假尾支尾段在径向平面内可上下和/或左右调节。

作为优选技术方案，所述假尾支前段连接有用于连接所述测压耙的假尾支前叉，所述假尾支前叉具有至少一个连接测压耙的端头；所述假尾支前段与假尾支中段相互插接，所述假尾支前段上沿轴线方向设置有至少一条横向条形孔，任一横向条形孔内设置有至少一颗与假尾支中段螺纹连接用于固定假尾支前段和假尾支中段相对位置的紧固件。

为了获取更好的测压通用性和均匀性，优选地，所述测压耙包括与所述假尾支前段连接并呈“十”字或“X”形的测压耙支架，所述测压耙支架上滑动连接有用于安装测压钢管的滑块，任一滑块上安装有至少两根所述测压钢管。

为了减小测量过程中滑块对来流产生的阻力和紊流，减小测量误差，优选地，所述滑块安装测压钢管的一端端面成楔形或者锥形设置。

优选地，所述假尾支中段具有呈半圆柱状的假尾支中段尾，所述假尾支尾段具有与假尾支中段尾相匹配的假尾支尾段头；所述假尾支中段尾上设置有至少一条竖向条形槽，所述竖向条形槽与假尾支中段尾轴向方向空间垂直，任一条竖向条形槽内均设置有至少一颗与假尾支尾段头螺纹连接用于固定假尾支尾段头与假尾支中段尾相对位置的紧固件。

优选地，所述假尾支尾段头与假尾支中段尾之间设置有一块或者多块用于调节所述假尾支中段与假尾支尾段在径向平面内可上下距离的垫片。

优选地，所述测压钢管采用外径1.2毫米、内径0.8毫米的不锈钢管制成，包括多根管口端面垂直于管轴线设置的总压管和管口端面具有10°圆锥的静压管。

有益效果：

本实用新型能够实现轴向、径向上下和径向左右调节，能够将测压耙完全按照实际测试需求与被测模型尾喷口对准，从而可以消除因测压耙与尾喷口安装偏斜导致的测试数据失真，内阻测量不准的问题。

同时，测压耙采用“十”字分布或“X”字分布，对于双发模型测试而言，左、右测压耙所测量获得的总压可互为使用，这样在不增加出口气流阻塞度的情况下增加了尾喷口周向总压测量位置，提高了出口总压和内阻测量的精准度。滑块的可径向调节使得总、静压管的测量面积可调，实现一个测压耙对多个面积尾喷口模型的内阻测量，避免了现有技术中一个测压耙只能测量一个尾喷口模型的弊端，本实用新型中的测压耙通用性强，降低了测量设备加工成本，简化了试验流程操作，提高了试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是模型在进行风洞试验时的状态示意图(来流方向与假尾支轴向一致，由模型机头流向机尾)；

图2是假尾支的结构装配图；

图3是图2在装配完成状态的示意图；

图4是图2的另一视角示意图；

图5是假尾支可调方向示意图(其中，Z为轴向，X为径向平面左右调节，Y为径向平面上下调节)。

图6为测压耙的平面结构示意图。

图中：1-模型；2-假尾支；3-支撑装置；4-弯刀机构；

21-测压钢管；22-滑块；23-测压耙支架；24-假尾支前叉；25-假尾支前段；251-横向条形孔；26-假尾支中段；261-假尾支中段头；262-假尾支中段尾；263-竖向条形槽；27-假尾支尾段；271-假尾支尾段头；28-垫片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

优选实施例：

结合说明书附图1-6所示的一种用于通气模型内阻测量的假尾支，所述假尾支2包括支杆和连接在支杆自由端的测压耙，所述支杆由假尾支前段25、假尾支中段26和假尾支尾段27组成；所述假尾支前段25与假尾支中段26轴向相对位置可拆卸调节，所述假尾支中段26与假尾支尾段27在径向平面内可上下和/或左右调节。所述假尾支前段25连接有用于连接所述测压耙的假尾支前叉24，所述假尾支前叉24具有至少一个连接测压耙的端头；所述假尾支前段25与假尾支中段26相互插接，所述假尾支前段25上沿轴线方向设置有至少一条横向条形孔251，任一横向条形孔251内设置有至少一颗与假尾支中段26螺纹连接用于固定假尾支前段25和假尾支中段26相对位置的紧固件。

为了获取更好的测压通用性和均匀性，本实施例中，所述测压耙包括与所述假尾支前段25连接并呈“十”字或“X”形的测压耙支架23，所述测压耙支架23上滑动连接有用于安装测压钢管21的滑块22，任一滑块22上安装有至少两根所述测压钢管21。

针对不同截面的尾喷口或者同一模型1的尾喷口处于不同扩张或者收敛状态时，采用可调节滑块22的结构能够将测压钢管21按照实际测量布置要求进行精准布置和调整。当被测尾喷口处于收敛状态，有效气流截面减小时将滑块22沿测压耙支架23中心滑动，以使得所有测压钢管21均处于有效气流截面中；同理，当尾喷口处于扩张状态时，亦可调节滑块22沿远离测压耙支架23的中心滑动。采用“十”字或“X”形布置测压耙支架23能够更加均匀的采集到尾喷口同一气流层的静压或者总压。进一步地，由于模型1的尾喷口内壁会产生一定厚度的附面层，出口总压在附面层内外变化较大，为确保内阻测量精度，避免测量数据失真，须在附面层内外均布置总压管，因此，测压耙支架23的每个分支上处于最远端的两个滑块22上固定的测压钢管21为总压管，同时，在测压耙支架23的中心位置布置一根总压管。

为了减小测量过程中滑块22对来流产生的阻力和紊流，减小测量误差，所述滑块22安装测压钢管21的一端端面成楔形或者锥形设置。将滑块22的迎风面设置为楔形或者锥形能够最大程度的减小气流扰动，尽可能的减小测压耙对尾喷口出口气流的影响，使得测量数据更加精准。

本实施例中，所述假尾支中段26具有呈半圆柱状的假尾支中段尾262，所述假尾支尾段27具有与假尾支中段尾262相匹配的假尾支尾段头271；所述假尾支中段尾262上设置有至少一条竖向条形槽263，所述竖向条形槽263与假尾支中段尾262轴向方向空间垂直，任一条竖向条形槽263内均设置有至少一颗与假尾支尾段头271螺纹连接用于固定假尾支尾段头271与假尾支中段尾262相对位置的紧固件。

为实现测压耙在径向平面的上下调节，所述假尾支尾段头271与假尾支中段尾262之间设置有一块或者多块用于调节所述假尾支中段26与假尾支尾段27在径向平面内可上下距离的垫片28。如图2和图5示出的结构，当测压耙在径向平面内与尾喷口存在纵向偏差，如图5中Y轴所示方向，当该Y轴方向存在上下之间安装误差，则可通过增加或者减少垫片28的数量或者选择不同厚度的垫片28安装在假尾支中段尾262和假尾支尾段头271之间，以弥补安装误差，垫片的厚度选择应等于实际偏差距离为最佳。值得说明的是，当垫片28的数量为零时，假尾支中段26和假尾支尾段27之间的偏差为负值，即假尾支尾段头271与假尾支中段尾262组合形成的结构最大外径小于假尾支中段26或假尾支尾段27的外径，这样使得测压耙出现安装偏心后，通过增加垫片28的方式始终都能够将偏差予以克服。

本实施例中，所述测压钢管21采用外径1.2毫米、内径0.8毫米的不锈钢管制成，包括多根管口端面垂直于管轴线设置的总压管和管口端面具有10°圆锥的静压管。

工作原理及有益效果阐述：

本实用新型在测量通气模型内阻过程中的安装方式及工作原理如下，结合说明书附图1所示，模型1通过支撑装置3固定在弯刀机构4上，弯刀机构4是通过驱动机构与风洞内壁固定连接，其中，支撑装置3和弯刀机构4属于现有技术且具有多种实现方式，图1中示出的是采用腹支撑方式实现。模型内阻测量可采用下述方式获得：

模型内阻X_in的测量原理：

其中，

且；当

时，M_e＝0,

当

时，M_e＝{5[(P_0e/P_e)^2/7-1]}^1/2

当

时，由下式求解M_e：

其中，模型内阻X_in计算所需要的下述数据通过风洞总、静压传感器采集并计算获得：

M_∞-风洞来流马赫数；

P_∞-风洞来流静压。

模型内阻X_in计算所需要的其余数据通过测压耙采集并计算获得：

P_e0-模型尾喷管出口总压；

M_e-模型尾喷管出口马赫数；

P_e-模型尾喷管出口静压。

由上述数据求解获得模型内阻X_in，风洞总、静压传感器测量准确性是既定的，但测压耙的安装准确性将直接影响模型尾喷管出口总压、出口静压和出口马赫数的采集计算精度，从而对模型内阻的计算准确性造成极大影响，故而测压耙安装的准确性及可调性对于内阻和外形气动力的测量具有非常重要的意义。

本实施例中的假尾支起到的作用就是将测压耙精准的安装在尾喷口的截面处，在轴向方向上，测压耙与尾喷口截面之间的距离过大或者距离为负值都不能精准的测出尾喷口的静压和总压，当模型1和假尾支2安装完毕后，安装于假尾支2自由端的测压耙与模型1的尾喷口之间存在轴向误差时，通过松开螺纹连接在假尾支中段26上的一颗或者多颗紧固件，调整假尾支前段25与假尾支中段26之间的相对插接距离，当测压耙与模型1的尾喷口之间的距离符合测试要求时，在该状态下再固定紧固件，使得假尾支前段25与假尾支中段26固定连接为一体，调节的方向如图5中Z轴所示方向。若测压耙与模型1的尾喷口存在径向平面任意角度的偏心，则可通过调节如图5所示的X轴方向和/或Y方向以消除偏心。其中X轴方向调节的方式是通过松开竖向条形槽263内的紧固件，沿X轴方向调整假尾支尾段头271与假尾支中段尾262之间的距离，Y轴方向调节的方式是通过在假尾支尾段头271与假尾支中段尾262之间增加不同厚度的垫片28实现。在同一平面内，通过同时调节X-Y轴两个方向则可满足实现测压耙与模型1尾喷口的对准，从而从结构上消除假尾支或者模型1的安装误差引起的模型1尾喷口与测压耙无法对准进而导致测量数据失真的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于通气模型内阻测量的假尾支，其特征在于：所述假尾支（2）包括支杆和连接在支杆自由端的测压耙，所述支杆由假尾支前段（25）、假尾支中段（26）和假尾支尾段（27）组成；所述假尾支前段（25）与假尾支中段（26）轴向相对位置可拆卸调节，所述假尾支中段（26）与假尾支尾段（27）在径向平面内可上下和/或左右调节。

2.根据权利要求1所述的一种用于通气模型内阻测量的假尾支，其特征在于：所述假尾支前段（25）连接有用于连接所述测压耙的假尾支前叉（24），所述假尾支前叉（24）具有至少一个连接测压耙的端头；

所述假尾支前段（25）与假尾支中段（26）相互插接，所述假尾支前段（25）上沿轴线方向设置有至少一条横向条形孔（251），任一横向条形孔（251）内设置有至少一颗与假尾支中段（26）螺纹连接用于固定假尾支前段（25）和假尾支中段（26）相对位置的紧固件。

3.根据权利要求2所述的一种用于通气模型内阻测量的假尾支，其特征在于：所述测压耙包括与所述假尾支前段（25）连接并呈“十”字或“X”形的测压耙支架（23），所述测压耙支架（23）上滑动连接有用于安装测压钢管（21）的滑块（22），任一滑块（22）上安装有至少两根所述测压钢管（21）。

4.根据权利要求3所述的一种用于通气模型内阻测量的假尾支，其特征在于：所述滑块（22）安装测压钢管（21）的一端端面成楔形或者锥形设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于通气模型内阻测量的假尾支，其特征在于：所述假尾支中段（26）具有呈半圆柱状的假尾支中段尾（262），所述假尾支尾段（27）具有与假尾支中段尾（262）相匹配的假尾支尾段头（271）；所述假尾支中段尾（262）上设置有至少一条竖向条形槽（263），所述竖向条形槽（263）与假尾支中段尾（262）轴向方向空间垂直，任一条竖向条形槽（263）内均设置有至少一颗与假尾支尾段头（271）螺纹连接用于固定假尾支尾段头（271）与假尾支中段尾（262）相对位置的紧固件。

6.根据权利要求5所述的一种用于通气模型内阻测量的假尾支，其特征在于：所述假尾支尾段头（271）与假尾支中段尾（262）之间设置有一块或者多块用于调节所述假尾支中段（26）与假尾支尾段（27）在径向平面内可上下距离的垫片（28）。

7.根据权利要求3所述的一种用于通气模型内阻测量的假尾支，其特征在于：所述测压钢管（21）采用外径1.2毫米、内径0.8毫米的不锈钢管制成，包括多根管口端面垂直于管轴线设置的总压管和管口端面具有10°圆锥的静压管。

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