专利名称：气动升力演示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气动升力演示装置。
背景技术：
空气动力学一门抽象而复杂的科学，简洁形象的教学用升力演示装置能够帮助初学者理解概念，对无形的空气产生的实实在在的升力有一个直观具体的认识。现需要一种结构简单、适应范围广、演示效果直观的教学演示装置能够起到节省经费、提高教学效果的作用的气动升力演示装置。
发明内容
基于以上不足之处，本发明的目的在于提供一种气动升力演示装置，满足在多种实验条件下进行空气动力学教学中气动升力效果演示的要求。本发明采用如下技术方案一种气动升力演示装置，包括上定位环、升力平衡弹簧、导向杆、上直线轴承挡环、翼形体、直线轴承、下直线轴承挡环、导向片、重力平衡弹簧、下定位环和连接座，所述的导向杆上带有导向槽，导向杆的底端紧固在连接座上，上定位环紧固在导向杆的上端，升力平衡弹簧套在导向杆上其一端与上定位环连接，下定位环紧固在导向杆的下端，重力平衡弹簧套在导向杆上其一端与下定位环连接；翼形体的弦长三分之一处开有镂空的孔，孔上安装有直线轴承，上直线轴承挡环、直线轴承和下直线轴承挡依次套在导向杆上，上直线轴承挡环和下直线轴承挡环分别与直线轴承的上下端连接，翼形体的下廓线面固定连接有导向片，导向片的导向端位于导向杆的导向槽内，升力平衡弹簧的另外一端与上直线轴承挡环相接触，重力平衡弹簧的另外一端与下直线轴承挡环相接触。所述的上定位环和下定位环的在导向杆上的位置能够调节。本发明的气动升力演示装置采用模块化设计方式，结构简洁、零部件少，采用直线轴承作为核心运动部件减小了运动过程中的阻尼，使本装置能够在较小的实验风速条件下达到较理想的气动升力演示效果。本发明的气动升力演示装置的翼形体的翼形设计可使翼形体内部有适当的空间安装直线轴承等部件，同时又可减小结构尺寸、降低自重使翼形体在较低实验风速下产生足够的升力。重力平衡弹簧和升力平衡弹簧的弹力可以通过相应定位环灵活调节。演示效果也可通过更换不同重力平衡弹簧和升力平衡弹簧来实现，升力平衡弹簧涂装成红色使不同风速下升力演示效果更加直观。
图1为本发明的整体示意图；图2为图1的左视图；图3为图1中直线轴承等部分的局部放大图；图4为翼形体的翼形廓线示意图5为图1的A向视图；图6为图5导向片等部分的局部放大视图；图7为导向杆和上定位环的连接方式示意图。
具体实施例方式结合附图，给出如下具体实施例，对本发明发明的技术方案作进一步的说明。一种气动升力演示装置，将带导向槽的钢制导向杆(3)焊接在圆盘形的带筋板的连接座(12)上，作为装置的基体部件；通过旋紧下定位环(11)上的紧定螺钉将下定位环
(11)紧定在导向杆⑶上端的适当位置；安装选定好的用来平衡翼形体(5)重力的重力平衡弹簧(10);采用制作航模用的轻质木材作为翼形体(5)的主体框架，翼形体(5)的表面蒙皮采用玻璃钢材质由简易磨具压制成形，在翼形体(5)弦长三分之一处贯穿开有圆孔安装直线轴承(6)，上直线轴承挡环(4)、直线轴承(6)和下直线轴承挡环(7)套在导向杆(3)上，上直线轴承挡环(4)和下直线轴承挡环(7)分别与直线轴承(6)的上下端连接，在翼形体(5)的下廓线面安装导向片(9)，利用连接螺钉(8)将导向片(9)与翼形体(5)连接在一起，升力平衡弹簧(2)的另外一端与上直线轴承挡环(4)相接触，重力平衡弹簧(10)的另外一端与下直线轴承挡环(11)相接触；通过旋紧上定位环(I)上的紧定螺钉将上定位环
(I)紧定在导向杆上端的适当位置。如图1所示，导向杆(3)和连接座(12)是整个装置运动的基体和导向元件。直线轴承(6)使机构运动时产生的阻尼大大减小，从而增加演示需要的升力。教学演示时升力平衡弹簧(2)被翼形体(5)产生的升力压缩，从而使翼形体(5)在弹力和升力平衡时保持稳定。当风力停止时重力平衡弹簧(10)可缓冲翼形体(5)下落产生的冲击力，避免翼形体
(5)遭到损坏。如图2所示，装置结构简洁，翼形体(5)在上升过程中受导向杆(3)和升力平衡弹簧(2)的约束，运动十分平稳。如图3所示，导向片(9)在导向杆(3)上的导向槽中自由上下滑动，避免了翼形体
(5)在上升过程中可能出现的绕导向杆(3)的转动。如图4所示，利用翼形体(5)上廓线面上空气流动速度高，下廓线面空气流动速度低，从而产生山下压强差使翼形体(5)上升。本装置采用了可使翼形体(5)内部有合适的空间安装直线轴承(6)等部件，同时又可减小结构尺寸、降低自重使翼形体(5)在较低风速下产生足够的升力翼形结构。如图5所示，导向杆(3)设置在翼形体(5)的中位面上三分之一弦长处。如图6所示，导向杆(3)和导向片(9)采用小间隙配合使翼形体(5)能沿着导向杆(3)灵活的上下运动。如图7所示，通过旋紧上定位环(I)的紧定螺钉将其固定在导向杆(3)上。本发明升力元件质量轻，安装、操作简单，演示效果明显。在不同的风速条件下，可明显观察到被涂装成红色的升力平衡弹簧(2)被压缩的程度显著不同。在不同的演示实验条件下，可通过更换弹簧和调节定位环的位置来适应不同的要求。
权利要求
1.一种气动升力演示装置，包括上定位环、升力平衡弹簧、导向杆、上直线轴承挡环、翼形体、直线轴承、下直线轴承挡环、导向片、重力平衡弹簧、下定位环和连接座，其特征在于所述的导向杆上带有导向槽，导向杆的底端紧固在连接座上，上定位环紧固在导向杆的上端，升力平衡弹簧套在导向杆上其一端与上定位环连接，下定位环紧固在导向杆的下端，重力平衡弹簧套在导向杆上其一端与下定位环连接；翼形体的弦长三分之一处开有镂空的孔，孔上安装有直线轴承，上直线轴承挡环、直线轴承和下直线轴承挡依次套在导向杆上，上直线轴承挡环和下直线轴承挡环分别与直线轴承的上下端连接，翼形体的下廓线面固定连接有导向片，导向片的导向端位于导向杆的导向槽内，升力平衡弹簧的另外一端与上直线轴承挡环相接触，重力平衡弹簧的另外一端与下直线轴承挡环相接触。
2.根据权利要求1所述的一种气动升力演示装置，其特征在于所述的上定位环和下定位环的在导向杆上的位置能够调节。
全文摘要
一种气动升力演示装置，包括上定位环、升力平衡弹簧、导向杆、上直线轴承挡环、翼形体、直线轴承、下直线轴承挡环、导向片、重力平衡弹簧、下定位环和连接座，所述的导向杆上带有导向槽，翼形体的弦长三分之一处开有镂空的孔，孔上安装有直线轴承，上直线轴承挡环、直线轴承和下直线轴承挡依次套在导向杆上，上直线轴承挡环和下直线轴承挡环分别与直线轴承的上下端连接，翼形体的下廓线面固定连接有导向片，导向片的导向端位于导向杆的导向槽内，升力平衡弹簧的另外一端与上直线轴承挡环相接触，重力平衡弹簧的另外一端与下直线轴承挡环相接触。本装置结构简洁、零部件少，能够在较小的实验风速条件下达到较理想的气动升力演示效果。
文档编号G09B23/12GK103065527SQ20121056011
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者徐辉, 刘国政, 李欣, 李喆 申请人:中国航空工业空气动力研究院