本發(fā)明屬于風(fēng)洞試驗(yàn)，具體涉及一種暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、進(jìn)氣道是飛行器推進(jìn)系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著為發(fā)動(dòng)機(jī)提供高品質(zhì)空氣的職能使命；進(jìn)氣道性能直接關(guān)系到推進(jìn)系統(tǒng)性能的發(fā)揮，甚至是飛行器技戰(zhàn)術(shù)能力的提升。對(duì)于絕大多數(shù)飛行器來說，不僅需要在巡航狀態(tài)保持較高的氣動(dòng)性能，同時(shí)也需要具備一定的機(jī)動(dòng)能力；飛行器在高機(jī)動(dòng)、大迎角飛行時(shí)，由于繞流復(fù)雜、流動(dòng)的強(qiáng)烈非對(duì)稱和非定常性，使得進(jìn)氣環(huán)境和進(jìn)氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化，進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)的相容性降低，甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)喘振或停車；多發(fā)布局飛行器在高機(jī)動(dòng)、大迎角飛行時(shí)，進(jìn)氣道之間可能會(huì)相互干擾，必須同時(shí)模擬和研究多發(fā)進(jìn)氣道的大迎角特性。而對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)而言，對(duì)巡航性能和大迎角機(jī)動(dòng)特性的要求均非常高。

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，暫沖式是高速風(fēng)洞的常規(guī)形式，它的原理是將儲(chǔ)氣罐內(nèi)的高壓氣體引入風(fēng)洞管道并整流之后，在試驗(yàn)段建立具有一定流動(dòng)速度的均勻流場，通過安裝在試驗(yàn)段內(nèi)的模型及測試系統(tǒng)，模擬飛行器在天空中的飛行環(huán)境，并獲取相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。暫沖式風(fēng)洞在啟動(dòng)和關(guān)車時(shí)會(huì)帶來巨大的沖擊，因此，對(duì)暫沖式風(fēng)洞模型支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求較高；為了提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，除大迎角氣動(dòng)特性試驗(yàn)和cts試驗(yàn)（導(dǎo)彈模型尺寸相對(duì)較?。┩猓捎谑茈姍C(jī)驅(qū)動(dòng)功率等方面的影響，暫沖式風(fēng)洞絕大多數(shù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ痛笥?、常?guī)側(cè)滑角和大側(cè)滑角一般采用預(yù)偏的設(shè)計(jì)形式。

3、目前，大多數(shù)大迎角、大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)一般在2米量級(jí)跨聲速風(fēng)洞中開展，受風(fēng)洞尺寸的限制。大迎角進(jìn)氣道試驗(yàn)中，為了保證一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，往往通過更換預(yù)偏支桿來實(shí)現(xiàn)，預(yù)偏支桿的更換往往需要將模型和預(yù)偏支桿進(jìn)行重新拆裝；由于模型較重，測試管路較為復(fù)雜，整個(gè)拆裝過程時(shí)間較長。進(jìn)氣道側(cè)滑角則是通過支撐系統(tǒng)零部件的側(cè)向預(yù)偏來實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)軸位置通常選擇在彎刀附近或主支架頭部，這種單一的側(cè)滑預(yù)偏方式，往往會(huì)造成模型在側(cè)滑預(yù)偏之后會(huì)偏離風(fēng)洞試驗(yàn)段的核心流場區(qū)域，特別是大側(cè)滑預(yù)偏之后，會(huì)造成模型頭部及進(jìn)氣道入口距離風(fēng)洞洞壁很近，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度造成較大的影響。同時(shí)，進(jìn)氣道模型迎角和側(cè)滑角預(yù)偏之后，也會(huì)造成進(jìn)氣道出口氣流管路長度的明顯變化，目前，采取的方法主要是更換不同長度的中壓軟管。包含常規(guī)和大迎角、大側(cè)滑試驗(yàn)的進(jìn)氣道試驗(yàn)較為復(fù)雜，試驗(yàn)效率低；特別是在一些暫沖式風(fēng)洞中，常規(guī)迎角、側(cè)滑角和大迎角、大側(cè)滑試驗(yàn)支撐系統(tǒng)為兩套系統(tǒng)，試驗(yàn)準(zhǔn)備和支撐系統(tǒng)更換工作量巨大。

4、因此，如何優(yōu)化進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置的迎角、側(cè)滑角預(yù)偏和管路設(shè)計(jì)是暫沖式風(fēng)洞進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置所面臨的關(guān)鍵問題。主要包括三方面：一是如何簡化迎角預(yù)偏過程，減少更換時(shí)間，提高進(jìn)氣道試驗(yàn)效率；二是確保側(cè)滑角預(yù)偏之后，進(jìn)氣道模型始終處于風(fēng)洞試驗(yàn)段的核心流場區(qū)域，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性；三是氣流管路長度可調(diào)，適應(yīng)不同類型試驗(yàn)以及不同迎角側(cè)滑角范圍的需求。

5、當(dāng)前，亟需發(fā)展一種暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置，本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)方法，用于進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置的迎角、側(cè)滑角預(yù)偏和管路設(shè)計(jì)，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

2、本發(fā)明的暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置的進(jìn)氣道模型尾部的上背面從前至后依次連接模型連接塊、側(cè)滑前軸、主支架和暫沖式風(fēng)洞彎刀機(jī)構(gòu)的彎刀；進(jìn)氣道模型尾部的下腹部出氣口從前至后依次連接中壓軟管轉(zhuǎn)接段、中壓軟管、伸縮套筒、流量計(jì)和引射器，進(jìn)氣道模型出口氣流經(jīng)中壓軟管轉(zhuǎn)接段、中壓軟管、伸縮套筒、流量計(jì)和引射器流入暫沖式風(fēng)洞主流；

3、模型連接塊、側(cè)滑前軸之間通過左右方向的俯仰轉(zhuǎn)軸連接，模型連接塊和側(cè)滑前軸之間按照右手定則沿俯仰轉(zhuǎn)軸的中心軸線方向通過弧面ⅰ配合，弧面ⅰ的接觸面上通過按照?qǐng)A周等距分布的銷子定位、螺釘連接；模型連接塊和側(cè)滑前軸繞俯仰轉(zhuǎn)軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，改變進(jìn)氣道模型的迎角預(yù)偏角度；

4、側(cè)滑前軸、主支架的前段之間通過上下方向的側(cè)滑前轉(zhuǎn)軸連接，側(cè)滑前軸和主支架的前段之間按照右手定則沿側(cè)滑前轉(zhuǎn)軸的中心軸線方向通過弧面ⅱ配合；側(cè)滑前軸和主支架繞側(cè)滑前轉(zhuǎn)軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在弧面ⅱ的接觸面上通過前側(cè)滑變角塊固定相對(duì)側(cè)滑角ⅰ，前側(cè)滑變角塊采用銷釘定位、螺釘連接固定；

5、主支架的后段、暫沖式風(fēng)洞彎刀機(jī)構(gòu)的彎刀通過上下方向的側(cè)滑后轉(zhuǎn)軸連接，主支架的后段和暫沖式風(fēng)洞彎刀機(jī)構(gòu)的彎刀之間按照右手定則沿側(cè)滑后轉(zhuǎn)軸的中心軸線方向通過弧面ⅲ配合，側(cè)滑前軸和主支架繞側(cè)滑后轉(zhuǎn)軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，弧面ⅲ的接觸面上通過后側(cè)滑變角塊固定相對(duì)側(cè)滑角ⅱ，后側(cè)滑變角塊采用銷釘定位、螺釘連接固定；相對(duì)側(cè)滑角ⅰ和相對(duì)側(cè)滑角ⅱ疊加，獲得進(jìn)氣道模型的側(cè)滑角。

6、進(jìn)一步地，其特征在于，所述的暫沖式風(fēng)洞彎刀機(jī)構(gòu)的彎刀分為上彎刀和下彎刀；上彎刀的下端連接上連接耳片，下彎刀的上端連接下連接耳片，側(cè)滑后轉(zhuǎn)軸位于上連接耳片和下連接耳片的內(nèi)部，上下串聯(lián)連接上連接耳片和下連接耳片。

7、進(jìn)一步地，所述的伸縮套筒為內(nèi)外嵌套的雙層套筒，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。

8、進(jìn)一步地，所述的前側(cè)滑變角塊和后側(cè)滑變角塊均采用局部花鍵齒輪。

9、本發(fā)明的暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

10、s10.風(fēng)洞試驗(yàn)準(zhǔn)備；

11、在暫沖式風(fēng)洞中安裝暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(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；

12、s20.開展常規(guī)進(jìn)氣道試驗(yàn)；

13、啟動(dòng)風(fēng)洞，建立穩(wěn)定流場；通過流量計(jì)對(duì)進(jìn)氣道模型的氣流流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和測量，通過引射器增大進(jìn)氣道模型的氣流流量模擬范圍；試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉風(fēng)洞；

14、s30.開展大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)；

15、通過側(cè)滑前軸繞俯仰轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，改變進(jìn)氣道模型的迎角預(yù)偏角度；

16、通過主支架繞側(cè)滑后轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)、側(cè)滑前軸繞側(cè)滑前轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，改變進(jìn)氣道模型的側(cè)滑角，調(diào)整進(jìn)氣道模型在風(fēng)洞試驗(yàn)段中的位置；

17、通過流量計(jì)對(duì)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(jì)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；

18、試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉風(fēng)洞；

19、s40.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；

20、根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)格式要求，處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得進(jìn)氣道模型的進(jìn)氣道性能數(shù)據(jù)。

21、本發(fā)明的暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及方法具有以下特點(diǎn)：

22、1.通過模型連接塊和側(cè)滑前軸實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣道模型迎角的“近距”預(yù)偏；通過相對(duì)側(cè)滑角ⅰ和相對(duì)側(cè)滑角ⅱ實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣道模型側(cè)滑角的“二次”偏轉(zhuǎn)；采用迎角“近距”預(yù)偏和側(cè)滑角“二次”偏轉(zhuǎn)的方式，使進(jìn)氣道模型的支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到了較好的優(yōu)化，確保了進(jìn)氣道模型始終處于風(fēng)洞試驗(yàn)段的核心流場區(qū)域，提高了試驗(yàn)效率和數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度；

23、2.前側(cè)滑變角塊和后側(cè)滑變角塊均采用局部花鍵齒輪的結(jié)構(gòu)形式，側(cè)滑角預(yù)偏方便快捷；

24、3.采用伸縮套筒調(diào)節(jié)氣流管路長度，調(diào)節(jié)范圍廣；采用“雙層異側(cè)”密封，可靠性高、伸縮平穩(wěn)；

25、4.伸縮套筒的兩個(gè)密封圈之間形成了“阻尼”腔壓，抑制了中壓軟管在試驗(yàn)過程中的抖動(dòng)，提高了支撐系統(tǒng)的可靠性。

26、本發(fā)明的暫沖式風(fēng)洞常規(guī)及大迎角大側(cè)滑角進(jìn)氣道試驗(yàn)裝置及方法采用迎角“近距”預(yù)偏和側(cè)滑角“二次”偏轉(zhuǎn)的方式，使進(jìn)氣道支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到了較好的優(yōu)化，確保了進(jìn)氣道模型在側(cè)滑角預(yù)偏之后始終處于風(fēng)洞試驗(yàn)段的核心流場區(qū)域，提高了試驗(yàn)效率和數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度；伸縮套筒采用“雙層異側(cè)”的密封設(shè)計(jì)，可靠性高、伸縮平穩(wěn)，并在伸縮過程中，形成“阻尼”腔壓，抑制了中壓軟管在試驗(yàn)過程中的抖動(dòng)；伸縮套筒長度可調(diào)，適用范圍廣，提高了進(jìn)氣道試驗(yàn)效率、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度以及試驗(yàn)系統(tǒng)的通用性。