專(zhuān)利名稱(chēng):飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性戶(hù)外測(cè)量用發(fā)煙裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性戶(hù)外測(cè)量用發(fā)煙裝置，其為基于無(wú)人機(jī)的飛機(jī)戶(hù)外真實(shí)環(huán)境下的起飛著陸過(guò)程流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)量用的低成本快速發(fā)煙裝置，采用動(dòng)態(tài)相似的無(wú)人機(jī)代替有人駕駛的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行飛行試驗(yàn)，降低了測(cè)試成本與風(fēng)險(xiǎn)，適用于新式布局飛機(jī)在設(shè)計(jì)研發(fā)階段的測(cè)試比對(duì)；相比于風(fēng)洞靜態(tài)模擬試驗(yàn)，本實(shí)用新型用于待測(cè)飛機(jī)及測(cè)量裝置放置于室外真實(shí)飛行環(huán)境中的測(cè)試過(guò)程，實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，測(cè)試環(huán)境更真實(shí)，所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考價(jià)值高；本實(shí)用新型制作簡(jiǎn)單，易操作，可解決在較高區(qū)域或測(cè)試尺寸較大的無(wú)人機(jī)，煙霧短時(shí)間內(nèi)上升不到或間距太寬難以分布均勻等相關(guān)問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性戶(hù)外測(cè)量用發(fā)煙裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及飛機(jī)近地流場(chǎng)特性測(cè)量領(lǐng)域，具體為一種飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性戶(hù)外測(cè)量用發(fā)煙裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，風(fēng)洞試驗(yàn)是最常用的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，因其能較準(zhǔn)確地控制實(shí)驗(yàn)條件、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容多樣、結(jié)果精確度較高等優(yōu)點(diǎn)在飛行器研制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。比如在新式布局飛機(jī)研制初期，通常需要利用模型機(jī)經(jīng)過(guò)大量靜態(tài)風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)模擬流場(chǎng)，預(yù)測(cè)其飛行性能。然而在測(cè)試飛機(jī)起飛與著陸性能時(shí)，其缺點(diǎn)卻是不可忽視的。第一，近地流場(chǎng)因受地面效應(yīng)的影響，表現(xiàn)出與高空流場(chǎng)不同的流場(chǎng)特性，風(fēng)洞所使用的靜態(tài)模型難以準(zhǔn)確模擬； 第二，風(fēng)洞中的氣流是有邊界的，邊界的存在限制了邊界附近的流線(xiàn)彎曲，使風(fēng)洞流場(chǎng)有別于真實(shí)飛行的流場(chǎng);第三，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中需要用支架把模型支撐在氣流中，而支架的存在會(huì)產(chǎn)生對(duì)模型流場(chǎng)的干擾。雖然支架效應(yīng)和洞壁干擾所造成的誤差可通過(guò)后期數(shù)據(jù)處理加以修正，卻使整個(gè)試驗(yàn)方法更加復(fù)雜，不易操作；加之風(fēng)洞本身造價(jià)較高，一般的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室很難得到所需的資金支持。
[0003] 采用與目標(biāo)飛機(jī)幾何相似、氣動(dòng)相似及動(dòng)力相似的縮比模型飛機(jī)在空中進(jìn)行飛行試驗(yàn)，可以獲取目標(biāo)飛機(jī)的飛行性能以及飛機(jī)的氣動(dòng)參數(shù)。這種試驗(yàn)方法與風(fēng)洞試驗(yàn)相比， 可以減少新式布局飛機(jī)試飛的風(fēng)險(xiǎn)，降低研究成本?！犊s比模型遙控飛行驗(yàn)證技術(shù)的研究及展望》(航空工程進(jìn)展，2011年2月，第2卷第1期，43至47頁(yè))中指出，雖然在驗(yàn)證可信度方面， 縮比飛行驗(yàn)證不能全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的飛行試驗(yàn)，但對(duì)于某些技術(shù)的驗(yàn)證具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 根據(jù)氣動(dòng)理論分析，縮比模型在起飛著陸性能方面與實(shí)際尺寸飛機(jī)具有相關(guān)性?！犊s比模型飛機(jī)及其飛控系統(tǒng)與原型機(jī)的相似關(guān)系》(飛行力學(xué)，2003年6月，第21卷第2期，34至37頁(yè)) 采用量綱理論，導(dǎo)出了原型飛機(jī)與縮比模型飛機(jī)各物理量的相似比例關(guān)系，進(jìn)而可以根據(jù)原型飛機(jī)的數(shù)學(xué)模型得到對(duì)應(yīng)縮比模型飛機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為縮比模型飛機(jī)預(yù)測(cè)全尺寸飛機(jī)的飛行性能與品質(zhì)提供了理論依據(jù)。
[0004] 此外，流動(dòng)顯示技術(shù)作為一種發(fā)展較成熟的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)手段，可直接用于風(fēng)洞流場(chǎng)校測(cè)和各類(lèi)空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)，為空氣動(dòng)力計(jì)算提供可靠的流動(dòng)模型，還能發(fā)現(xiàn)一些新的流動(dòng)現(xiàn)象，具有簡(jiǎn)單直觀的優(yōu)點(diǎn)，適用于研究包括地面效應(yīng)在內(nèi)的飛機(jī)近地流場(chǎng)等復(fù)雜流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)特性。
[0005] 從國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)資料中，還未發(fā)現(xiàn)將流動(dòng)顯示技術(shù)應(yīng)用于縮比模型飛行驗(yàn)證的相關(guān)測(cè)量裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)洞試驗(yàn)在飛機(jī)近地流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)量方面的不足，本實(shí)用新型提供基于無(wú)人機(jī)的飛機(jī)戶(hù)外真實(shí)環(huán)境下的起飛著陸過(guò)程流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)量用的低成本快速發(fā)煙裝置，運(yùn)用縮比模型無(wú)人機(jī)飛行試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)全尺寸飛機(jī)的飛行性能和飛行品質(zhì)，室外測(cè)試還原測(cè)試環(huán)境的真實(shí)性，獲得更可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，降低新式布局飛機(jī)研制階段的測(cè)試成本，可作為風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD計(jì)算的補(bǔ)充技術(shù)手段。
[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0008] —種飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性戶(hù)外測(cè)量用發(fā)煙裝置，其特征在于:由斜板底座、 軸流風(fēng)機(jī)、置物籃、航模拉煙器和遙控點(diǎn)火器組成;軸流風(fēng)機(jī)固定安裝在斜板底座上，斜板底座朝跑道方向傾斜10°?15° ;若干置物籃均勻布置固定在軸流風(fēng)機(jī)外側(cè)，且置物籃朝向軸流風(fēng)機(jī)軸向傾斜10°?15° ;航模拉煙器放置在置物籃內(nèi)，遙控點(diǎn)火器受外部控制系統(tǒng)操控，用于點(diǎn)燃航模拉煙器。
[0009] 有益效果
[0010] 本實(shí)用新型提出的飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)量用發(fā)煙裝置，用于測(cè)量飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性。采用動(dòng)態(tài)相似的無(wú)人機(jī)代替有人駕駛的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行飛行試驗(yàn)，降低了測(cè)試成本與風(fēng)險(xiǎn)，適用于新式布局飛機(jī)在設(shè)計(jì)研發(fā)階段的測(cè)試比對(duì);相比于風(fēng)洞靜態(tài)模擬試驗(yàn)，本實(shí)用新型將待測(cè)飛機(jī)及測(cè)量裝置放置于室外真實(shí)飛行環(huán)境中，是一種動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，測(cè)試環(huán)境更真實(shí)，所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考價(jià)值高;本實(shí)用新型將煙風(fēng)洞的流場(chǎng)可視化特點(diǎn)與飛行試驗(yàn)的環(huán)境真實(shí)性相結(jié)合，為大型運(yùn)輸機(jī)起降階段的適航符合性驗(yàn)證提供了一種新思路。
[0011] 本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】

[0012] 本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0〇13]圖1:測(cè)量方法原理示意圖；
[0014] 圖2:發(fā)煙裝置示意圖；
[0015] 其中:1、軸流風(fēng)機(jī);2、置物籃;3、鐵絲;4、斜板底座;5、航模拉煙器。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0017] 在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、 “順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0018] 本實(shí)施例主要針對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)洞試驗(yàn)在飛機(jī)近地流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)量方面的不足，提供了一種基于無(wú)人機(jī)的飛機(jī)戶(hù)外真實(shí)環(huán)境下的起飛著陸過(guò)程流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)量方法和一種測(cè)量用的低成本快速發(fā)煙裝置，運(yùn)用縮比模型無(wú)人機(jī)飛行試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)全尺寸飛機(jī)的飛行性能和飛行品質(zhì)，室外測(cè)試還原測(cè)試環(huán)境的真實(shí)性，獲得更可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，降低新式布局飛機(jī)研制階段的測(cè)試成本，可作為風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD計(jì)算的補(bǔ)充技術(shù)手段。
[〇〇19]如圖2所示，本實(shí)施例中采用的快速發(fā)煙裝置，由斜板底座4、軸流風(fēng)機(jī)1、三個(gè)6cm X 6cm X 12cm置物籃2、航模拉煙器5和遙控點(diǎn)火器組成。軸流風(fēng)機(jī)固定安裝在斜板底座上， 斜板底座朝跑道方向傾斜10°?15°，目的是將煙霧迅速均勻混合在縮比模型試驗(yàn)機(jī)起飛或著陸的測(cè)試區(qū)域內(nèi)。將鐵絲3彎成S型從軸流風(fēng)機(jī)1邊框的圓孔中穿過(guò)，另一端懸掛盛有航模拉煙器5的置物籃2,從而將置物籃均勻布置固定在軸流風(fēng)機(jī)外側(cè)，且置物籃朝向軸流風(fēng)機(jī)軸向傾斜10°?15°，以使拉煙向軸流風(fēng)機(jī)中心聚集。遙控點(diǎn)火器受外部控制系統(tǒng)操控，用于同步點(diǎn)燃航模拉煙器。軸流風(fēng)機(jī)1啟動(dòng)后可以將煙霧迅速混合，待到煙霧在測(cè)試區(qū)域呈均勻穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，即可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。對(duì)于1米以下高度的測(cè)試區(qū)域，在實(shí)際測(cè)試時(shí)，可以不啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)，航模拉煙器的拉煙能夠滿(mǎn)足均勻布滿(mǎn)測(cè)試區(qū)域的要求，當(dāng)測(cè)試區(qū)域高度達(dá)到2m，則需要啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)，使拉煙區(qū)域升高。使用軸流風(fēng)機(jī)時(shí)，可由功率估算軸流風(fēng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速，以便于后期進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到精確度較高的來(lái)流速度等流場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0020] 該裝置制作簡(jiǎn)單，易操作，可解決在較高區(qū)域或測(cè)試尺寸較大的無(wú)人機(jī)，煙霧短時(shí)間內(nèi)上升不到或間距太寬難以分布均勻等相關(guān)問(wèn)題。
[0021] 基于上述快速發(fā)煙裝置，本實(shí)施例中的飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性戶(hù)外測(cè)量方法包括以下步驟:
[0022] 步驟1:依據(jù)待測(cè)試的飛機(jī)，采用相似原理，制作待測(cè)試的飛機(jī)的縮比模型試驗(yàn)機(jī)。
[0023] 步驟2:依據(jù)縮比模型試驗(yàn)機(jī)的展長(zhǎng)尺寸，在縮比模型試驗(yàn)機(jī)戶(hù)外測(cè)試區(qū)域的起飛著陸跑道兩側(cè)均勻布置若干發(fā)煙裝置;本實(shí)施例縮比模型試驗(yàn)機(jī)翼展3m，則在跑道兩側(cè)對(duì)稱(chēng)各排布4個(gè)發(fā)煙裝置，兩側(cè)發(fā)煙器間距約4m，同側(cè)發(fā)煙器的間距約2m。
[0024] 步驟3:將軸流風(fēng)機(jī)連接發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，遙控操作點(diǎn)火器同時(shí)啟動(dòng)所有航模拉煙器， 使煙均勻散布于測(cè)試環(huán)境中；按照中國(guó)民用航空總局適航條例CCAR25部中關(guān)于起飛/著陸過(guò)程的速度規(guī)定，操縱縮比模型試驗(yàn)機(jī)在測(cè)試區(qū)域起飛或著陸，同時(shí)利用布置在跑道一側(cè)和/或跑道正前方的攝像機(jī)，記錄煙霧隨流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)圖像；同時(shí)利用風(fēng)速儀記錄測(cè)試時(shí)的風(fēng)速和風(fēng)向。
[〇〇25] 步驟4:采用OpenCV圖像追蹤軟件對(duì)攝像機(jī)記錄的圖像進(jìn)行處理，得到清晰的流場(chǎng)圖；利用得到的流場(chǎng)圖以及所記錄的測(cè)試時(shí)的風(fēng)速風(fēng)向和軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行誤差修正，分析得到流場(chǎng)動(dòng)態(tài)參數(shù)。
[〇〇26] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和
變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種飛機(jī)起降階段流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性戶(hù)外測(cè)量用發(fā)煙裝置，其特征在于:由斜板底座、軸 流風(fēng)機(jī)、置物籃、航模拉煙器和遙控點(diǎn)火器組成;軸流風(fēng)機(jī)固定安裝在斜板底座上，斜板底 座朝跑道方向傾斜10°?15° ;若干置物籃均勻布置固定在軸流風(fēng)機(jī)外側(cè)，且置物籃朝向軸 流風(fēng)機(jī)軸向傾斜10°?15° ;航模拉煙器放置在置物籃內(nèi)，遙控點(diǎn)火器受外部控制系統(tǒng)操控， 用于點(diǎn)燃航模拉煙器。
【文檔編號(hào)】G01M9/00GK205719467SQ201620306879
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】高仁慧, 侯乃丹, 宮磊, 張煒
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)