專利名稱:一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及航空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種高速風(fēng)洞氣動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
背景技術(shù):
推力轉(zhuǎn)向技術(shù)是目前提高現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性、敏捷性,改善飛機(jī)飛行性能的氣動(dòng)一動(dòng)力裝置一體化技術(shù),也是下一代戰(zhàn)斗機(jī)廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)之一。以目前的技術(shù)研究水平而言,風(fēng)洞試驗(yàn)是進(jìn)行飛機(jī)推力轉(zhuǎn)向研究的最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段。推力轉(zhuǎn)向噴流天平校準(zhǔn)是推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)技術(shù)關(guān)鍵的研究?jī)?nèi)容之一。推力轉(zhuǎn)向天平安裝在矢量噴管測(cè)量系統(tǒng)內(nèi),用于測(cè)量噴流氣動(dòng)力。為了密封的需要在噴流管路上安裝了波紋管,波紋管的存在會(huì)給噴流天平帶來(lái)附加力和力矩,必須通過天平動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)消除波紋管的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是,提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,主要元件的參數(shù)經(jīng)過氣動(dòng)設(shè)計(jì)或計(jì)算取得,安裝、拆卸方便,同時(shí)能準(zhǔn)確控制和測(cè)量二次流和主噴流的流量參數(shù),適用于各種模型采用氣動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)技術(shù)。采用的技術(shù)方案是
一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,包括試驗(yàn)?zāi)P汀⒅鳒y(cè)力天平、噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平、總壓測(cè)量段、靜壓測(cè)量段、噴流系統(tǒng)、高壓供氣軟
管、氣動(dòng)調(diào)壓閥門、供氣支臂。所述的試驗(yàn)?zāi)P瓦B接供氣支臂,并布置在風(fēng)洞中。試驗(yàn)?zāi)P蛢?nèi)依次布設(shè)有測(cè)量模型氣動(dòng)力的主測(cè)力天平、用于測(cè)量噴流氣動(dòng)力的噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平、總壓測(cè)量段、靜壓測(cè)量段,其中主測(cè)力天平分別與試驗(yàn)?zāi)P秃凸庵П圻B接。作為本設(shè)備的核心部件的噴流系統(tǒng),包括二次流供氣管路及主噴流管路兩部分,分別布設(shè)在試驗(yàn)?zāi)P蛢?nèi)與供氣支臂內(nèi)的高壓供氣管道連接,供氣支臂內(nèi)與二次流供氣管路和主噴流管路連接的相應(yīng)高壓供氣管道分別連接兩個(gè)高壓供氣軟管經(jīng)氣動(dòng)調(diào)壓閥門連接高壓氣源管道,高壓氣源管道通過主噴流管路依次連通總壓測(cè)量段、靜壓測(cè)量段及最后模型尾噴管;高壓氣源管道通過二次流供氣管路連通靜壓測(cè)量段的噴管出口處的靜壓孔。上述的噴流系統(tǒng)與試驗(yàn)?zāi)P筒捎梅蛛x結(jié)構(gòu)形式,試驗(yàn)?zāi)P涂商鎿Q。上述的噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平為六分量天平,通過處理可得到噴流偏轉(zhuǎn)角度。上述的總壓測(cè)量段內(nèi)安裝總壓測(cè)量耙,總壓測(cè)量耙上等間距分布四個(gè)總壓測(cè)量管,總壓測(cè)量管總是朝向來(lái)流方向。上述的靜壓測(cè)量段為噴管出口等直段,長(zhǎng)23. 5mm,在距出口 5mm處沿周向均布四個(gè)用以測(cè)量噴流出口處?kù)o壓的靜壓孔。上述的二次流供氣管路及主噴流管路,均采用減少高壓氣流對(duì)噴流天平干擾的波紋管。上述的高壓供氣軟管采用直徑38mm,能承受40個(gè)大氣壓的高壓供氣軟管。
上述的氣動(dòng)調(diào)壓閥門均采用最大壓力4MP,其后端均連接到相應(yīng)的高壓供氣管道上,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的前端都安裝有法蘭盤,可與高壓供氣軟管連接。一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)技術(shù),包括頂層設(shè)計(jì)、試驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)方法、噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平校準(zhǔn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。所述的頂層設(shè)計(jì)是為減少試驗(yàn)過程中的中間處理環(huán)節(jié),在頂層設(shè)計(jì)時(shí),綜合考慮模型設(shè)計(jì)形式、天平校準(zhǔn)方法及試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法,以最簡(jiǎn)便的方式實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)技術(shù)。根據(jù)頂層設(shè)計(jì),模型設(shè)計(jì)為噴流系統(tǒng)與模型外殼相分離的結(jié)構(gòu)形式,可以通過主測(cè)力天平和噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平分別測(cè)量出模型氣動(dòng)力和噴流氣動(dòng)力,同時(shí)可得到噴流對(duì)模型的氣動(dòng)干擾量。所述噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平校準(zhǔn)方法,噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平為六分量天平,安裝于矢量噴管測(cè)量系統(tǒng)內(nèi),為了密封的需要在噴流管路上安裝了波紋管,波紋管的存在會(huì)給該天平帶來(lái)附加力和力矩,必須通過噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)消除波紋管的影響。根據(jù)頂層設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法相對(duì)簡(jiǎn)單,且避免了中間運(yùn)算環(huán)節(jié),提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,主要元件的參數(shù)經(jīng)過氣動(dòng)設(shè)計(jì)或計(jì)算取得,安裝、拆卸方便,同時(shí)能準(zhǔn)確控制和測(cè)量二次流和主噴流的流量參數(shù),適用于高速風(fēng)洞各種模型氣動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向的主動(dòng)流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的試驗(yàn)技術(shù)邏輯流程圖。圖3是本發(fā)明的噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平校準(zhǔn)圖。
具體實(shí)施例方式一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,包括試驗(yàn)?zāi)P?、主測(cè)力天平2、噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平3、總壓測(cè)量段4、靜壓測(cè)量段5、噴流系統(tǒng)6、高壓供氣軟管7、氣動(dòng)調(diào)壓閥門8、供氣支臂10。所述的試驗(yàn)?zāi)P虸連接供氣支臂10,并布置在風(fēng)洞15中。試驗(yàn)?zāi)P虸內(nèi)依次布設(shè)有測(cè)量模型氣動(dòng)力的主測(cè)力天平2、用于測(cè)量噴流氣動(dòng)力的噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平3、總壓測(cè)量段4、靜壓測(cè)量段5。所述主測(cè)力天平2分別與試驗(yàn)?zāi)P虸和供氣支臂10連接;噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平3為六分量天平,通過處理可得到噴流偏轉(zhuǎn)角度;總壓測(cè)量段4內(nèi)安裝總壓測(cè)量耙13,總壓測(cè)量耙13上等間距分布四個(gè)總壓測(cè)量管14,總壓測(cè)量管14總是朝向來(lái)流方向;靜壓測(cè)量段5為噴管出口等直段,長(zhǎng)23. 5mm,在距出口 5mm處沿周向均布四個(gè)用以測(cè)量噴流出口處?kù)o壓的靜壓孔9。作為本裝置的核心部件的噴流系統(tǒng)6,包括二次流供氣管路11及主噴流管路12兩部分,分別布設(shè)在試驗(yàn)?zāi)P蛢?nèi),噴流系統(tǒng)6與實(shí)驗(yàn)?zāi)P虸采用分離結(jié)構(gòu)形式,實(shí)驗(yàn)?zāi)P虸可替換。供氣管路11及主噴流管路12相應(yīng)與供氣支臂10內(nèi)的高壓供氣管道連接,供氣支臂10內(nèi)與二次流供氣管路和主噴流管路連接的相應(yīng)高壓供氣管道分別連接兩個(gè)高壓供氣軟管7,經(jīng)氣動(dòng)調(diào)壓閥門8連接高壓氣源管道,高壓氣源管道高壓氣體通過一定開度的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門后,以相應(yīng)的壓力和流量,通過主噴流管路12依次流過總壓測(cè)量段4、靜壓測(cè)量段5及最后模型尾噴管流出;同樣高壓氣源管道通過二次流供氣管路11最后以高壓高能氣流由靜壓測(cè)量段5的噴出管周向縫隙口流入靜壓孔9。所述二次流供氣管路11及主噴流管路12,均采用減少高壓氣流對(duì)噴流天平干擾的波紋管;高壓供氣軟管7采用直徑38mm,能承受40個(gè)大氣壓的高壓供氣軟管;氣動(dòng)調(diào)壓閥門8均采用最大壓力4MP,其后端均連接到相應(yīng)的高壓供氣管道上,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的前端都安裝有法蘭盤,可與高壓供氣軟管連接,安裝、拆卸方便,易于維護(hù)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用工控計(jì)算機(jī)控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥8的閥門開度,不同的閥門開度對(duì)應(yīng)管道內(nèi)不同的流量值,總壓測(cè)量段4的總壓測(cè)量耙13和靜壓測(cè)量段5的靜壓孔9與外部采集系統(tǒng)連接,獲取的氣流數(shù)據(jù)傳給工控計(jì)算機(jī)。一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)技術(shù),參見附圖2,根據(jù)風(fēng)洞推力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)需求,進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)方案的頂層設(shè)計(jì),明確關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)問題,針對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)問題提出解決方案,最后在風(fēng)洞中進(jìn)行試驗(yàn)技術(shù)驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)頂層設(shè)計(jì),包括試驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)方法、噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平校準(zhǔn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。所述試驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)方法,將采用兩臺(tái)天平分別進(jìn)行模型氣動(dòng)力和噴流氣動(dòng)力的測(cè)量,同時(shí)為了得到噴流氣動(dòng)干擾量,降低數(shù)據(jù)處理的難度,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)度,模型外殼與噴流測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)成分離結(jié)構(gòu)。所述噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平校準(zhǔn)方法,由于在噴流后體測(cè)量部分采用了波紋管進(jìn)行密封,波紋管會(huì)對(duì)推力轉(zhuǎn)向天平產(chǎn)生影響,為了提高實(shí)驗(yàn)精度,在實(shí)驗(yàn)前必須對(duì)環(huán)式噴流天平進(jìn)行校準(zhǔn)(如圖3所示),噴流天平校準(zhǔn)系統(tǒng)主要由高壓供氣壓力調(diào)節(jié)閥門16、高壓供氣管路17、噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平3、波紋管18、噴嘴19、整流孔板20、總壓測(cè)量耙21,噴管22、傾角傳感器23、天平加載頭24、砝碼25組成。為了提高高壓噴流的氣流均勻性,高壓氣流從8個(gè)噴嘴19噴出,并在噴流系統(tǒng)總壓測(cè)量段前,設(shè)計(jì)一個(gè)整流孔板20,降低氣流紊流度,提高噴流總壓測(cè)量值的精準(zhǔn)度。在校準(zhǔn)過程中首先進(jìn)行壓力校準(zhǔn),將尾噴管出口堵住,使氣流不流動(dòng),確定波紋管隨壓力變化而產(chǎn)生的附加力和力矩;然后打開尾噴口堵頭,使氣流的流動(dòng),波紋管對(duì)天平的附加力和力矩與無(wú)流動(dòng)充氣的情況相比有所改變,確定天平測(cè)量值隨流量變化而產(chǎn)生的附加力和附加力矩;由于天平和波紋管系統(tǒng)的校準(zhǔn)是在環(huán)境大氣壓Pa下進(jìn)行的,與實(shí)驗(yàn)狀態(tài)有所不同,因此進(jìn)行環(huán)境壓力修正,這部分工作不需要在噴流天平校準(zhǔn)臺(tái)上進(jìn)行,通過理論計(jì)算即可。所述試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法,目的是能夠得出噴流對(duì)模型氣動(dòng)力的干擾量,為了減少數(shù)據(jù)處理的中間環(huán)節(jié),減少試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差,在方案頂層設(shè)計(jì)時(shí),綜合考慮模型設(shè)計(jì)、噴流天平校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理等因素,模型和噴流系統(tǒng)采用套筒結(jié)構(gòu)方案,使主天平只測(cè)量模型氣動(dòng)力,因此,通過有噴流試驗(yàn)結(jié)果與常規(guī)測(cè)力試驗(yàn)結(jié)果減差量,即可得到噴流對(duì)模型氣動(dòng)力干擾量,數(shù)據(jù)處理方式相對(duì)簡(jiǎn)單,中間環(huán)節(jié)少,減少誤差傳遞,保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。獲取的氣流數(shù)據(jù)傳給工控計(jì)算機(jī),這樣就形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),工控計(jì)算機(jī)不斷的循環(huán)調(diào)節(jié)控制與測(cè)量計(jì)算,直到與事先設(shè)定的流量值相同為止。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,包括試驗(yàn)?zāi)P?I)、主測(cè)力天平(2)、噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平(3)、總壓測(cè)量段(4)、靜壓測(cè)量段(5)、噴流系統(tǒng)(6)、高壓供氣軟管(7)、氣動(dòng)調(diào)壓閥門(8)、供氣支臂(10),其特征在于所述的試驗(yàn)?zāi)P?I)連接供氣支臂(10),并布置在風(fēng)洞(15)中,試驗(yàn)?zāi)P?I)內(nèi)依次布設(shè)有測(cè)量模型氣動(dòng)力的主測(cè)力天平(2)、用于測(cè)量噴流氣動(dòng)力的噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平(3)、總壓測(cè)量段(4)、靜壓測(cè)量段(5),其中主測(cè)力天平(2)分別與試驗(yàn)?zāi)P?I)和供氣支臂(10)連接;噴流系統(tǒng)(6),包括二次流供氣管路(11)及主噴流管路(12)兩部分,分別布設(shè)在試驗(yàn)?zāi)P?I)內(nèi)與供氣支臂(10)內(nèi)的高壓供氣管道連接,供氣支臂(10)內(nèi)與二次流供氣管路和主噴流管路連接的相應(yīng)高壓供氣管道分別連接兩個(gè)高壓供氣軟管(7)經(jīng)氣動(dòng)調(diào)壓閥門(8)連接高壓氣源管道,高壓氣源管道通過主噴流管路(12)依次連通總壓測(cè)量段(4)、靜壓測(cè)量段(5)及最后模型尾噴管;高壓氣源管道通過二次流供氣管路(11)連通靜壓測(cè)量段(5 )的噴管出口處的靜壓孔(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,其特征在于所述的噴流系統(tǒng)(6)與試驗(yàn)?zāi)P?I)采用分離結(jié)構(gòu)形式,試驗(yàn)?zāi)P?I)可替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,其特征在于所述的噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平(3)為六分量天平,通過處理可得到噴流偏轉(zhuǎn)角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,其特征在于所述的總壓測(cè)量段(4)內(nèi)安裝總壓測(cè)量耙(13),總壓測(cè)量耙(13)上等間距分布四個(gè)總壓測(cè)量管(14),總壓測(cè)量管(14)總是朝向來(lái)流方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,其特征在于所述的靜壓測(cè)量段(5)為噴管出口等直段,長(zhǎng)23.5mm,在距出口 5mm處沿周向均布四個(gè)用以測(cè)量噴流出口處?kù)o壓的靜壓孔(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,其特征在于所述的二次流供氣管路(11)及主噴流管路(12 )為波紋管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,其特征在于所述的高壓供氣軟管(7)采用直徑38mm,能承受40個(gè)大氣壓的高壓供氣軟管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)裝置,其特征在于所述的氣動(dòng)調(diào)壓閥門(8)均采用最大壓力4MP,其后端均連接到相應(yīng)的高壓供氣管道上,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(8)的前端都安裝有法蘭盤,可與高壓供氣軟管(7 )連接。
9.一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)技術(shù),其特征在于包括頂層設(shè)計(jì)、試驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)方法、噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平校準(zhǔn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法,所述的頂層設(shè)計(jì)是為減少試驗(yàn)過程中的中間處理環(huán)節(jié),在頂層設(shè)計(jì)時(shí),綜合考慮模型設(shè)計(jì)形式、天平校準(zhǔn)方法及試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法,以最簡(jiǎn)便的方式實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)技術(shù);根據(jù)頂層設(shè)計(jì),模型設(shè)計(jì)為噴流系統(tǒng)與模型外殼相分離的結(jié)構(gòu)形式,可以通過主測(cè)力天平和噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平分別測(cè)量出模型氣動(dòng)力和噴流氣動(dòng)力,同時(shí)可得到噴流對(duì)模型的氣動(dòng)干擾量;所述噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平校準(zhǔn)方法,噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平為六分量天平,安裝于矢量噴管測(cè)量系統(tǒng)內(nèi),為了密封的需要在噴流管路上安裝了波紋管,波紋管的存在會(huì)給該天平帶來(lái)附加力和力矩,必須通過噴流氣動(dòng)力測(cè)量天平動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)消除波紋管的影響;根據(jù)頂層設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法相對(duì)簡(jiǎn)單,且避免了中間運(yùn)算環(huán)節(jié),提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。
全文摘要
一種實(shí)現(xiàn)推力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)裝置及其技術(shù),包括試驗(yàn)方法的頂層設(shè)計(jì)、試驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)方法、噴流天平校準(zhǔn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。通過分析飛機(jī)推力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)的需求、目的,先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的頂層設(shè)計(jì),頂層設(shè)計(jì)確定了實(shí)現(xiàn)高速風(fēng)洞推力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)技術(shù)的總體方案,以及實(shí)現(xiàn)總體方案所需解決的關(guān)鍵技術(shù),主要包括模型設(shè)計(jì)技術(shù)、噴流天平校準(zhǔn)方法以及后期試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)頂層設(shè)計(jì)中所提出的關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù),研究出解決途徑,分別提出了模型設(shè)計(jì)方案、噴流天平校準(zhǔn)方法以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。噴流系統(tǒng)與模型采用分離結(jié)構(gòu)形式,可以分別測(cè)量出模型的氣動(dòng)力及噴流氣動(dòng)力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,安裝、拆卸方便,用于各種模型推力轉(zhuǎn)向風(fēng)洞及地面校準(zhǔn)試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01M9/02GK103048110SQ20121054001
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者王彤, 白玉平, 付亞賢, 王麗萍, 王穎 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)空氣動(dòng)力研究所