一種脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置的製作方法

2023-05-15 15:42:35 1

本發明涉及一種脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置，屬於風洞試驗領域。

背景技術：

風洞試驗段是脈衝風洞的核心部件之一，上遊與拉瓦爾噴管相連。通過入射激波或者活塞壓縮後的高溫、高壓駐室氣體，經拉瓦爾噴管產生超/高超聲速氣流進入風洞試驗段。

在試驗段，平板模型與攻角機構的支杆連接，平板模型上放置飛行器模型，形成「懸臂」結構，進入試驗段的超/高超聲速氣流會對其產生瞬間強衝擊，使得平板模型發生大幅振動，對飛行器模型氣動特性數據產生影響。如何降低平板模型在試驗過程中的振動，是本領域亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置，既可以避免模型在超/高超聲速氣流產生的大幅振動，又可以避免風洞試驗段振動對攻角機構的破壞，同時還避免滑動過程中產生的電勢差對傳感器的影響。

本發明目的通過如下技術方案予以實現：

提供一種脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置，包括支撐絲槓、滑塊、支撐塊、導軌、連接塊、支架；

所述支架為框架結構，頂端固定連接連接塊，下端與風洞試驗段腹腔連接；

連接塊為兩個矩形塊，分別固定在支架頂端的對側，每個矩形塊上放置一條導軌；

導軌共兩條，分別固定在兩個矩形塊上，每條導軌上設置一個滑塊；

滑塊共兩個，分別設置在兩條導軌上，並能夠沿導軌移動；

支撐板連接兩個滑塊，兩個滑塊之間設有垂直於滑軌方向的長槽，支撐絲槓能夠在長槽中移動；

支撐絲槓，頂端與平板模型連接，並通過上鎖緊螺母固定；下端穿過支撐板的長槽，並通過下鎖緊螺母固定。

優選的，所述平板模型前部分具有連接孔，水平放置的情況下加工垂直於水平面加工兩個連接孔d1，d2，間距為L，再將平板模型頭部向下傾斜α/2加工垂直於水平面加工兩個連接孔d3，d4，間距為L，再將平板模型頭部向下傾斜α垂直於水平面加工加工兩個連接孔d5，d6，間距為L，d1，d3，d5連接孔中心軸線與平板模型底面交點的連線與噴管的軸線平行，d2，d4，d6連接孔中心軸線與平板模型底面交點的連線與噴管的軸線平行，每個連接孔內均具有和絲槓匹配的螺紋，其中L不大於支撐板中長槽的長度，α為風洞試驗攻角。

優選的，所述滑塊的軸承為絕緣橡膠軸承。

優選的，所述導軌為表面光滑的鋁合金導軌。

優選的，支架為採用槽鋼焊接形成的方柱形框架結構，下端通過地腳螺栓與風洞試驗段腹腔連接。

提供一種利用所述脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置進行脈衝風洞試驗的方法，包括如下步驟：

(1)將平板模型通過支杆與攻角機構相連，調整兩個支撐絲槓(1)的高度與平板模型的高度匹配；

(2)調節滑塊(6)的位置，使兩個支撐絲槓(1)分別對準連接孔d1和d2，將兩個支撐絲槓(1)分別旋入連接孔d1和d2，調整上鎖緊螺母(2)的高度至連接孔d1和d2；

(3)鎖緊下鎖緊螺母(3)；進行攻角為0度的平板模型試驗；

(4)攻角為0度的平板模型試驗結束後，鬆開下鎖緊螺母(3)，然後鬆開上鎖緊螺母(2)，將兩個支撐絲槓(1)分別旋出連接孔d1和d2，調節攻角機構將平板模型頭部向下傾斜α/2；

(5)調節滑塊(6)的位置，使兩個支撐絲槓(1)分別對準連接孔d3和d4，將兩個支撐絲槓(1)分別旋入連接孔d3和d4，調整上鎖緊螺母(2)的高度至連接孔d3和d4；

(6)鎖緊下鎖緊螺母(3)；進行攻角為α/2度的平板模型試驗；

(7)攻角為α/2度的平板模型試驗結束後，鬆開下鎖緊螺母(3)，接著鬆開上鎖緊螺母(2)，將兩個絲槓分別旋出連接孔d3和d4，調節攻角機構將平板模型頭部向下傾斜α；

(8)調節滑塊(6)的位置，使兩個支撐絲槓(1)分別對準連接孔d5和d6，將兩個支撐絲槓(1)分別旋入連接孔d5和d6，調整上鎖緊螺母(2)的高度連接孔d5和d6；

(9)鎖緊下鎖緊螺母(3)；進行攻角為α度的平板模型試驗；

(10)攻角為α度的平板模型試驗結束後，鬆開下鎖緊螺母(3)，然後鬆開上鎖緊螺母(2)，將兩個支撐絲槓(1)分別旋出連接孔d5和d6。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

(1)本發明與風洞試驗段剛性連接，風洞試驗段通過波紋管與地基實現軟連接。脈衝風洞運行時，風洞主體結構的移動雖通過波紋管僅有小幅移動，但是試驗段的攻角機構與地面為剛性連接。

(2)平板模型滑動支撐裝置通過導軌和滑塊的相對運動，風洞試驗段的移動僅通過導軌傳遞，而保證在試驗過程中平板模型保持不動。這樣既避免風洞試驗段的移動造成對攻角機構的破壞，又減弱超/高超聲速氣流瞬間強衝擊對平板模型的的破壞，有效地保護了平板模型及風洞試驗設備，同時還避免滑動過程中產生的電勢差對測熱和測壓等傳感器的影響。

(3)本發明設置多組連接孔，保證能夠進行多組攻角試驗。

附圖說明

圖1為本發明脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置主視圖；

圖2為本發明脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置軸視圖；

圖3為平板模型仰視圖；

其中，1.支撐絲槓，2.上鎖緊螺母，3.下鎖緊螺母，4.內六角螺釘，5.支撐板，6.滑塊，7.導軌，8.連接塊，9.支架，10.槽鋼，11槽鋼，12.地腳螺栓。

具體實施方式

如圖1所示，脈衝風洞平板模型滑動支撐裝置通過地腳螺栓12與風洞試驗段腹腔連接，通過支撐絲槓1與風洞平板模型的支杆和攻角機構連接；支撐絲槓1通過兩個下鎖緊螺母3與支撐板5連接；支撐板5通過螺釘與滑塊6連接，滑塊6可以在支撐板5寬度方向移動；滑塊6與導軌7配合，滑塊6可以在導軌7上做軸向移動，滑塊6的軸承為絕緣橡膠軸承，導軌7為鋁合金導軌；導軌7與連接塊8通過螺釘連接，連接塊8表面保持水平；連接塊8通過螺栓與支架9連接；槽鋼10、11彼此間通過焊接形成框架結構，既增加支撐裝置豎直高度，又增加結構的穩定性；槽鋼10、11通過焊接後整體外觀為方柱形狀，如圖2。

本發明滑塊6軸承採用絕緣橡膠軸承，導軌7採用鋁合金導軌，兩者相對運動時，可以避免產生靜電，起到絕緣作用，有效地避免對傳感器造成影響。

本發明槽鋼10、11可以用其它剛性支撐結構，起到調節支撐結構高度的作用。

參見圖3，平板模型的前部分打連接孔，水平放置的情況下加工垂直於水平面加工兩個連接孔d1，d2，間距為L，再將平板模型頭部向下傾斜α/2加工垂直於水平面加工兩個連接孔d3，d4，間距為L，再將平板模型頭部向下傾斜α垂直於水平面加工加工兩個連接孔d5，d6，間距為L，d1，d3，d5連接孔中心軸線與平板模型底面交點的連線與噴管的軸線平行，d2，d4，d6連接孔中心軸線與平板模型底面交點的連線與噴管的軸線平行。連接孔具有和絲槓匹配的螺紋。不同的連接孔對應不同角度的攻角試驗需求。

支撐板具有通孔，絲槓穿過通孔，通過下鎖緊螺母進行鎖緊，通孔的直徑大於絲槓外螺紋的直徑，方便絲槓能夠在通孔內移動，便於絲槓與平板模型連接孔對齊。

本發明在脈衝風洞試驗中，可以避免由於平板模型過長，超/高超聲速氣流流過造成的振動，又可以避免風洞主體結構的移動對攻角機構的破壞，同時避免風洞試驗段存在的電勢差對模型測量電信號數據的幹擾，因此對平板模型的氣動特性不會造成幹擾，從而能得到可靠的測量數據。

利用所述支撐裝置進行試驗的方法如下：

(1)將平板模型通過支杆與攻角機構相連，調整兩個支撐絲槓1的高度與平板模型的高度匹配；

(2)調節滑塊位置，使兩個支撐絲槓1分別對準連接孔d1和d2，將兩個支撐絲槓1分別旋入連接孔d1和d2，調整上鎖緊螺母2的高度連接孔d1和d2；

(3)鎖緊下鎖緊螺母3；進行攻角為0度的平板模型試驗；

(4)攻角為0度的平板模型試驗結束後，鬆開下鎖緊螺母3，然後鬆開上鎖緊螺母2，將兩個支撐絲槓1分別旋出連接孔d1和d2，調節攻角機構將平板模型頭部向下傾斜α/2；

(5)調節滑塊6位置，使兩個支撐絲槓1分別對準連接孔d3和d4，將兩個支撐絲槓1分別旋入連接孔d3和d4，調整上鎖緊螺母2的高度連接孔d3和d4；

(6)鎖緊下鎖緊螺母3；進行攻角為α/2度的平板模型試驗；

(7)攻角為α/2度的平板模型試驗結束後，鬆開下鎖緊螺母3，接著鬆開上鎖緊螺母2，將兩個絲槓分別旋出連接孔d3和d4，調節攻角機構將平板模型頭部向下傾斜α；

(8)調節滑塊6位置，使兩個支撐絲槓1分別對準連接孔d5和d6，將兩個支撐絲槓1分別旋入連接孔d5和d6，調整上鎖緊螺母2的高度連接孔d5和d6；

(9)鎖緊下鎖緊螺母3；進行攻角為α度的平板模型試驗；

(10)攻角為α度的平板模型試驗結束後，鬆開下鎖緊螺母3，然後鬆開上鎖緊螺母2，將兩個支撐絲槓1分別旋出連接孔d5和d6.

以上所述，僅為本發明最佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。

本發明說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員的公知技術。