本發(fā)明屬于風(fēng)洞試驗(yàn)，具體涉及一種大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、進(jìn)氣道是飛行器動力系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著為發(fā)動機(jī)提供高品質(zhì)空氣的職能和任務(wù)。進(jìn)氣道性能直接關(guān)系到動力系統(tǒng)性能的發(fā)揮，甚至是飛行器技戰(zhàn)術(shù)水平的提升。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，飛行器外形尺寸越來越大，大多數(shù)大型飛行器一般都采用了多發(fā)或組合動力的總體方案設(shè)計，而且為了提高進(jìn)氣道綜合性能以及實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)動力匹配，大多數(shù)飛行器進(jìn)氣道都不同程度地采取了包含附面層吸除孔/縫、泄流槽、輔助進(jìn)氣門和輔助放氣門等在內(nèi)的額外措施，超聲速進(jìn)氣道還設(shè)計了復(fù)雜的次流系統(tǒng)來調(diào)節(jié)進(jìn)發(fā)流量匹配、控制激波/邊界層干擾、抑制進(jìn)氣道喘振。這些大型飛行器多發(fā)進(jìn)氣道或組合動力進(jìn)氣道之間存在一定的干擾，其采用的附面層吸除孔/縫等措施也會對進(jìn)氣道性能產(chǎn)生一定影響。因此在獲取進(jìn)氣道性能參數(shù)時，必須對多發(fā)進(jìn)氣道及附面層吸除孔/縫等同時進(jìn)行模擬。

2、風(fēng)洞試驗(yàn)是獲取飛行器進(jìn)氣道特性最直接、最可靠的技術(shù)手段，能夠快速、系統(tǒng)和科學(xué)地獲得飛行器進(jìn)氣道的性能參數(shù)。目前，受模型尺度及其空間的限制，這些大型飛行器進(jìn)氣道性能試驗(yàn)很難在1米～2米量級風(fēng)洞中開展，容易造成附面層吸除孔/縫、泄流槽等模擬嚴(yán)重失真。

3、4米量級以上大型連續(xù)式高速風(fēng)洞為多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)提供了較好的基礎(chǔ)條件，但在大型連續(xù)式高速風(fēng)洞中，模型尺度和機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)半徑都較大，模型載荷呈指數(shù)增大，氣流管路長度呈倍數(shù)增加，特別是為了減重，氣流管路、流量計和引射器等只能采用薄壁結(jié)構(gòu)，模型不能采用1米～2米量級風(fēng)洞常用的流量計尾撐方式，而不常用的吊臂支撐方式也會使模型下游過長的氣流管路面臨安裝固定與長度調(diào)整的矛盾問題。同時，連續(xù)式風(fēng)洞還要求測試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)迎角和側(cè)滑角的連續(xù)可調(diào)，迎角的連續(xù)變化可以通過風(fēng)洞的彎刀機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置設(shè)計還需要考慮側(cè)滑角的驅(qū)動問題。因此，大型連續(xù)式高速風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、流量計和引射器的支撐系統(tǒng)設(shè)計面臨極大的困難，技術(shù)難度很大。

4、當(dāng)前，亟需發(fā)展一種大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)問題是提供一種大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置，本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)方法，解決大型連續(xù)式高速風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蜏y試系統(tǒng)的支撐問題，為大型連續(xù)式多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)提供了解決方案。

2、本發(fā)明的大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置，包括支撐裝置、變側(cè)滑角裝置和測量裝置；

3、支撐裝置包括斜腹撐支架和安裝平臺，斜腹撐支架的前段固定在進(jìn)氣道模型的下腹部，斜腹撐支架和安裝平臺之間通過變側(cè)滑角裝置連接，安裝平臺的后端固定連接風(fēng)洞的彎刀機(jī)構(gòu)；

4、變側(cè)滑角裝置采用齒輪傳動機(jī)構(gòu)、鏈條傳動機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)或者軌道式傳動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)斜腹撐支架繞安裝平臺的前段旋轉(zhuǎn)，改變進(jìn)氣道模型的側(cè)滑角；

5、測量裝置包括從前至后順序連接的測量段、轉(zhuǎn)接段、伸縮套筒、流量計轉(zhuǎn)接段、流量計和引射器，其中伸縮套筒的前后兩端分別通過球鉸擋圈連接轉(zhuǎn)接段和流量計轉(zhuǎn)接段，剩余的各部件之間通過法蘭連接；測量段的前端連接進(jìn)氣道模型的出氣口，進(jìn)氣道模型出口氣流通過測量段、轉(zhuǎn)接段、伸縮套筒、流量計轉(zhuǎn)接段、流量計和引射器排入風(fēng)洞主流；流量計通過固定在安裝平臺上的流量計支座固定支撐，引射器通過固定在安裝平臺上的引射器支座固定支撐。

6、進(jìn)一步地，所述的軌道式傳動機(jī)構(gòu)包括側(cè)滑旋轉(zhuǎn)工件、作動桿、驅(qū)動桿、直線軌道工件、直線步進(jìn)電機(jī)和電機(jī)固定支座，側(cè)滑旋轉(zhuǎn)工件和安裝平臺按照右手定則沿旋轉(zhuǎn)軸的中心軸線方向采用弧面配合；側(cè)滑旋轉(zhuǎn)工件的前段與斜腹撐支架的后段通過圓周等距分布的螺釘連接；

7、直線軌道工件設(shè)置在安裝平臺的左側(cè)側(cè)面，直線軌道工件上設(shè)置有與風(fēng)洞中心軸線平行的、內(nèi)徑為r的腰型孔ⅰ，以腰型孔ⅰ為直線軌道?。?/p>

8、側(cè)滑旋轉(zhuǎn)工件的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)徑為r的腰型孔ⅱ，腰型孔ⅱ的中心線與腰型孔ⅰ的中心線之間的夾角為α，以腰型孔ⅱ為直線軌道ⅱ；

9、直線軌道ⅰ和直線軌道ⅱ相交，相交處為與旋轉(zhuǎn)軸的中心軸線平行的、內(nèi)徑為r的內(nèi)切圓柱空腔，內(nèi)切圓柱空腔內(nèi)插入外徑為r的圓柱形的作動桿，作動桿與直線軌道ⅰ和直線軌道ⅱ之間均為線配合；

10、直線步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)固定支座固定在安裝平臺的左側(cè)側(cè)面，直線步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動桿與作動桿固定連接。

11、進(jìn)一步地，所述的斜腹撐支架具有迎角預(yù)偏角。

12、進(jìn)一步地，所述的伸縮套筒在內(nèi)側(cè)套筒外表面和外側(cè)套筒內(nèi)表面分別設(shè)置密封圈。

13、進(jìn)一步地，所述的夾角α按照右手定則為銳角或鈍角。

14、進(jìn)一步地，所述的直線軌道ⅱ替換為彎曲軌道。

15、進(jìn)一步地，所述的直線步進(jìn)電機(jī)替換為包括電動缸在內(nèi)的直線運(yùn)動的動力源。

16、本發(fā)明的大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

17、s10.風(fēng)洞試驗(yàn)準(zhǔn)備；

18、在風(fēng)洞中安裝大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置，調(diào)整進(jìn)氣道模型的姿態(tài)為初始迎角和初始側(cè)滑角；常規(guī)試驗(yàn)時，初始迎角和初始側(cè)滑角均為零度；大迎角試驗(yàn)時，通過斜腹撐支架設(shè)置迎角預(yù)偏，初始迎角不為零；

19、s20.開展風(fēng)洞試驗(yàn)；

20、啟動風(fēng)洞，建立穩(wěn)定流場；通過彎刀機(jī)構(gòu)調(diào)整進(jìn)氣道模型到達(dá)指定迎角位置，通過直線步進(jìn)電機(jī)帶動驅(qū)動桿和作動桿沿直線軌道ⅰ直線移動，強(qiáng)迫側(cè)滑旋轉(zhuǎn)工件繞旋轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)，將直線步進(jìn)電機(jī)的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為側(cè)滑旋轉(zhuǎn)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，調(diào)整進(jìn)氣道模型到達(dá)指定側(cè)滑角位置；通過流量計對進(jìn)氣道模型的出口氣流流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和測量，通過引射器增大進(jìn)氣道模型的出口氣流流量模擬范圍；按照試驗(yàn)計劃，調(diào)整風(fēng)洞流場速度以及進(jìn)氣道模型的迎角和側(cè)滑角，完成所有試驗(yàn)狀態(tài)下的進(jìn)氣道性能數(shù)據(jù)測量；

21、試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉風(fēng)洞；

22、s30.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；

23、根據(jù)要求，處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得進(jìn)氣道模型的進(jìn)氣道特性。

24、本發(fā)明的大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，具有以下特點(diǎn)：

25、1.采用“斜腹撐”的方式將進(jìn)氣道模型安裝在斜腹撐支架上，采用“托舉”的方式將流量計和引射器分別通過流量計支座和引射器支座固定在安裝平臺上；“斜腹撐+托舉”支撐方式，干擾小，進(jìn)氣道模型出口氣流實(shí)現(xiàn)了近似“直線”的流動；

26、2.采用“托舉”方式，能夠?qū)⒉煌趶降牧髁坑嫼鸵淦鞣謩e通過流量計支座和引射器支座安裝在平臺上，風(fēng)洞試驗(yàn)時方便更換；

27、3.斜腹撐支架和側(cè)滑旋轉(zhuǎn)工件通過圓周等距分布的螺釘進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了一定迎角的預(yù)偏，擴(kuò)大了試驗(yàn)迎角范圍；

28、4.進(jìn)氣道模型側(cè)滑角采用傳動效率較高的軌道式傳動進(jìn)行驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)了側(cè)滑角的連續(xù)可調(diào)；

29、5.采用兩端帶球鉸、中空的伸縮套筒，實(shí)現(xiàn)了側(cè)滑角偏轉(zhuǎn)所引起氣流管路長度和角度變化的補(bǔ)償，兩端帶球鉸擴(kuò)大了角度補(bǔ)償范圍；

30、6.在伸縮套筒在內(nèi)側(cè)套筒外表面和外側(cè)套筒內(nèi)表面設(shè)置的密封圈為“雙層異側(cè)”密封設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了可靠性高、伸縮平穩(wěn)的要求。

31、簡而言之，本發(fā)明的大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法采用“斜腹撐+托舉”的支撐方式，實(shí)現(xiàn)了測試系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的完美結(jié)合；采用兩端帶球鉸、中空的伸縮套筒，實(shí)現(xiàn)了側(cè)滑角偏轉(zhuǎn)所引起氣流管路長度和角度變化的補(bǔ)償。

32、本發(fā)明的大型連續(xù)式風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法解決了大型連續(xù)式高速風(fēng)洞多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蜏y試系統(tǒng)的支撐問題，為大型連續(xù)式多發(fā)進(jìn)氣道試驗(yàn)提供了解決方案，具有工程實(shí)用價值。