一种用于风洞试验的模型颤振发生装置的制作方法

本发明属于试验空气动力学，尤其涉及一种用于风洞试验的模型颤振发生装置。

背景技术：

1、以带翼导弹、滑翔体等为代表的高超声速飞行器、在实际飞行过程中，颤振一直是难以避免并且严重影响其飞行安全的重要状态之一。颤振发生时，飞行器的气动力、热呈现随时间的非定常变化，对飞行器的控制和热防护提出了更高要求。地面试验中，通过实现飞行器颤振状态的有效模拟，以对颤振状态下的非定常气动力、热进行研究，是分析飞行器颤振气动性能的关键。

2、目前通过设计刚性模型，利用激励装置使模型振动，在风洞气流环境下测量模型的压力、温度分布等随时间变化的信号，用以验证非定常气动力的计算方法，是地面试验一种比较现实可行的手段，可为飞行器型号设计中的颤振分析提供依据。目前缺少高精度的模型颤振发生装置，频率和振幅的调节难度大，导致对飞行器颤振的模拟精度不足，颤振状态下的气动特性试验精度普遍低于国外，已经逐渐成为了颤振环境下非定常试验的一个技术瓶颈。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，旨在实现风洞试验中试验模型按照指定频率和振幅实现颤振。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，包括：连杆系统、支撑系统和伺服系统；

3、支撑系统作为模型颤振发生装置的基本支撑结构，伺服系统中各部件通过支撑系统进行安装装配，连杆系统与支撑系统连接；试验模型通过连杆系统安装在模型颤振发生装置上。

4、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，支撑系统，包括：基座、直线导轨、伺服电机安装座、试验平台和侧板；

5、伺服电机安装座和侧板与试验平台焊接为一体；

6、基座安装固定于侧板上；

7、基座上设置有基座凸台和导轨安装槽；直线导轨通过螺钉安装固定于导轨安装槽内。

8、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，伺服系统，包括：伺服电机、减速器和偏心轮；

9、伺服电机、减速器和偏心轮依次连接，构成驱动机构；其中，伺服电机通过减速器带动偏心轮按照指定速度旋转；

10、伺服电机和减速器通过法兰安装并固定于伺服电机安装座上。

11、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，连杆系统，包括：静连杆、动连杆、连接头、柱塞杆、柱塞、弹簧、销轴a、销轴b和销轴c；

12、静连杆的一端通过螺钉安装固定在基座上、位于基座远离试验平台的一端，静连杆的另一端与动连杆的一端通过销轴a铰接；其中，静连杆和动连杆均为半圆柱型，对接安装后形成完整的圆柱；

13、动连杆的另一端与柱塞杆的一端通过销轴b铰接；柱塞杆的另一端与柱塞的一端通过销轴c铰接；

14、弹簧安装在柱塞杆上，弹簧两端分别连接基座凸台和柱塞，在弹簧的张力作用下将柱塞的另一端压紧至偏心轮上；

15、柱塞位于直线导轨内，且只能在直线导轨的轨道中做直线运动；

16、连接头安装在动连杆的一端。

17、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，试验模型固连于连接头上。

18、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，柱塞杆穿过基座凸台上的通孔设置。

19、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，还包括：整流罩；其中，整流罩安装固定于基座和侧板上。

20、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，整流罩的外形为楔形。

21、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，两个直线导轨成对面对面安装，将柱塞夹在导轨之中，减小空间的占有率。

22、在上述用于风洞试验的模型颤振发生装置中，试验模型与连接头、连接头与动连杆，互相之间的连接方式为柱面配合，并通过销钉在绕轴线的周向上穿过定位。

23、本发明具有以下优点：

24、(1)本发明公开了一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，能够在地面风洞试验环境中实现飞行器飞行状态的颤振模拟，包括不同振动频率和不同振幅，实现在地面风洞试验环境下对飞行器颤振状态的气动力、热研究。

25、(2)本发明公开了一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，控制系统简单，通过控制电机及减速器输出，可在单次试验中实现试验模型不同振动频率的转换，不增加风洞试验成本。

26、(3)本发明公开了一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，采用的柱塞可实现与电机的偏心轮线接触，通过更换不同尺寸的偏心轮，可轻松实现模型不同振幅的更换。

27、(4)本发明公开了一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，结构紧凑，控制方便，充分利用了风洞试验模型与试验段的空间，可根据不同的试验模型和载荷进行类似系列设计，从而满足不同试验的需要，应用性强。

技术特征：

1.一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，包括：连杆系统(2)、支撑系统(4)和伺服系统(5)；

2.根据权利要求1所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，支撑系统(4)，包括：基座(41)、直线导轨(42)、伺服电机安装座(43)、试验平台(44)和侧板(45)；

3.根据权利要求2所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，伺服系统(5)，包括：伺服电机(51)、减速器(52)和偏心轮(53)；

4.根据权利要求3所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，连杆系统(2)，包括：静连杆(21)、动连杆(22)、连接头(23)、柱塞杆(24)、柱塞(25)、弹簧(26)、销轴a(71)、销轴b(72)和销轴c(73)；

5.根据权利要求4所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，试验模型(1)固连于连接头(23)上。

6.根据权利要求4所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，柱塞杆(24)穿过基座凸台(411)上的通孔设置。

7.根据权利要求2所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，还包括：整流罩(3)；其中，整流罩(3)安装固定于基座(41)和侧板(45)上。

8.根据权利要求7所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，整流罩(3)的外形为楔形。

9.根据权利要求4所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，两个直线导轨(42)成对面对面安装，将柱塞(25)夹在导轨之中，减小空间的占有率。

10.根据权利要求4所述的用于风洞试验的模型颤振发生装置，其特征在于，试验模型(1)与连接头(23)、连接头(23)与动连杆(22)，互相之间的连接方式为柱面配合，并通过销钉在绕轴线的周向上穿过定位。

技术总结
本发明公开了一种用于风洞试验的模型颤振发生装置，包括：连杆系统、支撑系统和伺服系统；支撑系统作为模型颤振发生装置的基本支撑结构，伺服系统中各部件通过支撑系统进行安装装配，连杆系统与支撑系统连接；试验模型通过连杆系统安装在模型颤振发生装置上。通过本发明旨在实现风洞试验中试验模型按照指定频率和振幅实现颤振。

技术研发人员：刘春风,王雪枫,卢洪波,王瑞庭,何啸天,刘训华
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13