一种新型喷流支杆

文档序号:1919548 发布日期:2021-12-03 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 一种新型喷流支杆 (Novel jet flow supporting rod ) 是由 曾德强 纪锋 姚大鹏 叶瑞 于 2021-08-31 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种新型的喷流支杆,包括支杆主体、导气管和柔性节,通过开设于支杆主体的压力气体导气槽、导气管以及柔性节形成了压力气体的导气通路,将压力气体从气源运输到模型,形成喷流,同时,设计了柔性节的具体结构,使之既可以输送压力气体,又可以有效的消除导气管路对于模型测力的干扰,使得测力结果更精确。本发明支杆结构一方面创新性地将支杆结构、导气管路设计为一体,实现了试验设备的小型化、简洁化,另一方面解决了喷流测力试验中导气管路对于模型的测力干扰难题,同时该发明原理简单,结构紧凑,便于加工。(The invention discloses a novel jet flow support rod, which comprises a support rod main body, an air guide pipe and a flexible joint, wherein a pressure gas guide channel of pressure gas is formed by a pressure gas guide groove, the air guide pipe and the flexible joint which are arranged on the support rod main body, the pressure gas is conveyed to a model from a gas source to form jet flow, and meanwhile, the specific structure of the flexible joint is designed, so that the flexible joint not only can convey the pressure gas, but also can effectively eliminate the interference of the air guide pipe on the model force measurement, and the force measurement result is more accurate. The strut structure of the invention creatively designs the strut structure and the gas guide pipeline into a whole on one hand, thereby realizing the miniaturization and simplification of test equipment, and on the other hand, solving the problem of the force measurement interference of the gas guide pipeline on a model in a jet flow force measurement test.)

一种新型喷流支杆

技术领域

本发明属于空气动力学设备领域,特别涉及一种应用于风洞试验中的新型喷流支杆。

背景技术

现代军用战斗机、民用客机、火箭与导弹都装有不同类型的喷气发动机。风洞全机测力模型试验一般都没有模拟发动机的喷流,而发动机的高温、高速喷流对飞行器的气动特性存在明显影响。由于喷流和外流场相互之间的干扰,其流动状态十分复杂,很难精确计算,所以目前主要通过风洞试验求得喷流对于飞行器性能的影响。风洞喷流试验目的是:确定喷流对于绕飞行器外部流动的干扰,从而充分利用喷流的有力干扰,合理的布局飞行器有关部件,以减小飞行器阻力,提高飞行器的操纵和稳定性品质;确定外流对内流的干扰,充分利用外流的影响,合理的布置发动机和喷管位置,选择最佳的喷管形式和尺寸,以得到最大的发动机推力。

但是和真实发动机不同,风洞中的发动机模拟装置大多采用压力气体驱动,为了驱动发动机模拟装置,需要采用专用管路运输压力气体。动力模型技术必须要解决的难题是管路既能够输送压力气体,又对天平测力的影响较小且稳定,且同时还能克服压力气体的内力、温度效应。

在风洞试验前,需要对飞行器的支撑结构进行设计,为了减小支撑结构对于流场的影响,一般采用尾部支撑的方式,尾部支撑是典型的悬臂式结构,需要伸入到试验模型腔内。在风洞喷流试验中,一方面需要采用尾部支撑方式,另一方面需要导入压力气体,这对于风洞试验模型尺寸提出了较高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷,提供一种自带喷流系统的新型的喷流支杆,包括支杆主体、导气管和柔性节,通过开设于支杆主体的压力气体导流孔、导气管以及柔性节形成了压力气体的导气通路,将压力气体从气源运输到模型,形成喷流,同时,设计了柔性节的具体结构,使之既可以输送压力气体,又可以有效的消除导气管路对于模型测力的干扰,使得测力结果更精确。本发明支杆结构一方面创新性地将支杆结构、导气管路设计为一体,实现了试验设备的小型化、简洁化,另一方面解决了喷流测力试验中导气管路对于模型的测力干扰难题,同时该发明原理简单,结构紧凑,便于加工。

为实现上述发明目的,本发明提供如下技术方案:

一种新型喷流支杆,包括支杆主体,导气管和柔性节;

所述导气管为刚性导气管,包括导气管前段和导气管后段;

支杆主体内部设有压力气体导流孔;导气管前段第一端与支杆主体固定连接且与压力气体导流孔出口连通,第二端与柔性节第一端固定连接;导气管后段第一端与柔性节第二端连接,风洞模型设有与导气管后段第二端配合的接口;

外部压力气体由压力气体导流孔入口进入,依次通过压力气体导流孔、导气管前段、柔性节和导气管后段,由导气管后段第二端经所述接口排出风洞模型形成喷流。

进一步的,柔性节包括第一法兰盘,弹性支撑机构,金属波纹管,和第二法兰盘;

金属波纹管两端分别套接第一法兰盘和第二法兰盘,导气管前段第二端与第一法兰盘固定连接,导气管后段与第二法兰盘固定连接;第一法兰盘和第二法兰盘与金属波纹管的连接端的外壁分别与金属波纹管两端的内壁柱配合,第一法兰盘和第二法兰盘用于刚性支撑金属波纹管;

弹性支撑机构设于金属波纹管外侧,两端分别与第一法兰盘和第二法兰盘固定连接,对金属波纹管进行弹性支撑。

进一步的,弹性支撑机构为浮动套,浮动套为筒状结构,筒壁设有多组U型镂空结构,所述U型镂空结构包括沿圆周方向弧形槽和沿轴向的直线槽,弧形槽两端分别与2个直线槽连接。

进一步的,浮动套设有4组镂空结构A、B、C、D;其中镂空结构A和B位于筒状结构一端,分布于筒状结构的上方和下方,镂空结构C和D位于筒状结构另一端,分布于筒状结构的前方和后方;镂空结构A和B中直线槽的延伸方向与镂空结构C和D中直线槽的延伸方向相反。

进一步的,弹性支撑机构与金属波纹管在沿金属波纹管轴向的尺寸相等;弹性支撑机构两端通过第一压紧螺钉和第二压紧螺钉分别与第一法兰盘和第二法兰盘固定连接。

进一步的,压力气体导流孔为设于支杆主体壁上的通孔,通孔方向与支杆主体轴线方向平行。

进一步的,导气管前段为L型,与柔性节连接一端的方向与支杆主体轴线方向平行。

进一步的,支杆主体尾部设有与风洞天平椎体匹配的锥孔,风洞天平椎体与锥孔配合,实现风洞天平与支杆主体的固定连接;

支杆主体还设有天平导线孔,天平导线一端与风洞天平连接,另一端通过天平导线孔与外部数据采集设备连接。

进一步的,支杆主体还设有用于调整试验模型滚转角的基准平台。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果:

(1)本发明首次提出了一种带有喷流结构的喷流支杆,将支杆结构、导气管路设计为一体,可在风洞试验中模拟发动机的喷流,不仅可以满足风洞中试验模型精准测力需求,同时合理利用模型内部空间,避免导气管路与模型发生干涉,结构简单、便于加工;

(2)本发明新型喷流支杆中,将导气管路和支撑结构设计为一体,具体的说,在柔性节中使用金属波纹管作为导气通路,金属波纹管外部设置了弹性支撑机构,另外通过两端法兰,同时实现了柔性节与刚性导气管的连接及对柔性节中金属波纹管的刚性支撑,实现了风洞试验设备的小型化、简洁化;

(3)本发明新型喷流支杆,设计了能够稳定输送压力气体的压力气体导流孔,解决了压力气体由气源输送至试验模型内部的导气管路设计难题;在一种优选的方案中,压力气体导流孔不仅可以合理利用支杆内部空间,使得试验设备更小巧,另一方面避免导外置导气管路直接暴露在风洞中,从而降低了导气管破裂的风险;

(4)本发明特别设计了柔性节中弹性支撑机构的结构,使得柔性节在具有一定刚度的同时能够发生弹性变形,从而卸除压力气体对于导气管路的作用力,有效消除了导气管路对于模型喷流测力的干扰。

附图说明

图1为本发明一种新型喷流支杆的结构示意图;

图2为本发明支杆主体的结构示意图;其中图2(a)为正视图,图2(b)为图2(a)在A-A方向的剖视图;

图3为本发明柔性节的结构示意图;其中图3(a)为正视图,图3(b)为图3(a)在A-A方向的剖视图;

图4为本发明柔性节中法兰盘的结构示意图;其中图4(a)为正视图,图4(b)为图4(a)在A-A方向的剖视图;

图5为本发明柔性节中浮动套的结构示意图;中图5(a)为正视图,图5(b)为左视图,图5(c)为立体图,图5(d)为图5(a)在A-A方向的剖视图;

图6为本发明柔性节中金属波纹管的结构示意图;其中图6(a)为正视图,图6(b)为图6(a)在A-A方向的剖视图;

图7为本发明柔性节中压紧螺钉的结构示意图,其中图7(a)为正视图,图7(b)为左视图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。

本发明旨在提供一种新型的用于风洞测力试验的支杆结构,要求可以在喷流测力试验中解决导气管路对测力的干扰难题,而且合理利用模型内部空间,避免导气管路与模型发生干涉,同时占用空间小、结构简单、便于加工。

为了实现上述目的,本发明提供了一种既能够导入气体、有可以消除喷流干扰的新型支杆结构,如图1所示,本发明新型喷流支杆设于试验模型内部,包含支杆主体结构、导气管5和柔性节6,导气管5包括导气管5前段和导气管5后段;

如图2(a)和(b),支杆主体表面设计有键槽1,便于支杆在风洞机构中的连接固定,支杆主体设计有基准平台2,便于试验模型的滚转调节。在支杆主体上设计有两个孔槽——压力气体导流孔3以及天平导线孔4。压力气体导流孔3位于支杆主体内,不仅可以合理利用支杆内部空间,使得试验设备更小巧,另一方面避免导外置导气管路直接暴露在风洞中,从而降低了导气管破裂的风险。压力气体导流孔3出口处焊接了“L”形金属导气管5前段,金属导气管5前段另一端和柔性节6一端连接,导气管5后段与柔性节6另一端连接,导气管5可以给柔性节提供有效的刚性支撑,避免管路和模型内腔相碰撞。柔性节6由法兰盘、金属波纹管、浮动套等构成,可以有效的消除导气管路对模型的测力干扰,同时能够输送压力气体。支杆主体的尾部设计一个锥孔7,并在锥孔上设计了楔子孔,从而实现风洞天平的固定。在风洞试验中,压力气体依次通过支杆主体-压力气体导流孔3-导气管5前段-柔性节-导气管5后段-模型,从而实现将压力气体从气源运输到模型的目的。

支杆主体和导气管5前段相连接,支杆主体内部设计有天平导线孔4和压力气体导流孔3,压力气体导流孔3为设于支杆主体壁上的通孔,分别实现天平导线从支杆主体内部导出和压力气体导入的目的。支杆主体尾端与风洞天平连接,通过锥配合、楔子固定,起到支撑风洞天平的作用。导气管5为金属材质。

金属导气管5前段的两端分别与支杆主体和柔性节6焊接,从而使得导气系统固定,避免了导气管路触碰试验模型的情况。通过开设于支杆主体的压力气体导流孔、导气管以及柔性节形成了压力气体的导气通路。

柔性节6一方面可以卸除压力气体作用在导气管路上的作用力,另一方面为后续连接模型的导气管5后段提供刚性支持。如图3(a)和(b),柔性节6主要包括:第一法兰盘62,浮动套63,金属波纹管64,第二法兰盘65,第一压紧螺钉61和第二压紧螺钉66。

第一法兰盘62一端与金属导气管5前段焊接,另一端通过第一压紧螺钉61与浮动套63一端连接,第二法兰盘65一端与金属导气管5后段焊接,另一端通过第二压紧螺钉66与浮动套63另一端连接。压紧螺钉如图7(a)和(b)所示。法兰盘如图4(a)和(b),一方面可以起到密封的作用,另一方面可以起到刚性支撑的作用。同时,第一法兰盘62右端和金属波纹管64以及第二法兰盘65的左端通过柱配合连接,这样既可以实现金属波纹管64的固定,可以保证了柔性节6的气密性。

如图5(a)、(b)、(c)、(d),浮动套63两端均设计有螺纹孔,可以通过压紧螺钉与法兰盘相连接。浮动套63左侧是上下分布对向“U”形镂空设计,浮动套63右侧是前后分布对向“U”形镂空设计。通过镂空设计,一方面保证了柔性节6的刚度,从而为后续连接试验模型的导气管路即导气管5后2段提供刚性支持,避免导气管路在压力气体的作用下发生变形后触碰试验模型的情况,另一方面镂空设计的存在使得柔性节6能够发生弹性变形,从而卸除压力气体对于导气管路的作用力,解决了喷流对于模型的测力干扰。浮动套63和金属波纹管64长度一致,浮动套63内部空腔起到容纳金属波纹管64的作用。

如图6(a)和(b)金属波纹管64安装于浮动套63内部,两端与法兰盘通过柱配合连接固定。金属波纹管64主要起导气的目的,同时由于波纹管具有延展性,所以可以卸除压力气体对于管道的作用力,从而有效避免喷流对于试验测力的干扰。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

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