[发明专利]一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天风洞试验控制技术领域，特别是涉及一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置及方法。

背景技术

流体力学方面的风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。

暂冲式高速风洞测力试验中，风洞启动与关车过程中，由于流场形成前和退回后的紊乱的气流及激波通过瞬间的冲击载荷会超过天平量程几倍甚至十几倍，对天平设备测量精度及稳定性产生不利影响，严重时甚至会威胁到参试设备的安全。冲击载荷抑制目前有模型投放技术、降速压启动技术、采用防护板或防护罩暂时将模型与气流隔离开等。投放技术和防护罩隔离技术对于大展弦比的试验模型实现技术难度很大，如果针对不同模型特点对投放试验段进行不同的技术改造需要投入成本很高；降速压启动对于冲击载荷降低的效果受到流场建立所需最低总压的限制。也有技术方案使用可去除的柔性支撑使模型尾部与支杆间形成连接，以期能够通过气囊吸收部分冲击载荷能量，但由于天平元件受载荷产生的变形量较小且作用时间短，气垫能够加快振动的收敛但无法大量降低天平承受的冲击载荷峰值，因此，天平的抗载荷冲击能力仍然很不理想。

因此，如何解决现有技术中，暂冲式风洞中天平抗冲击能力不理想的问题，是本领域技术人员亟待解决的。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，缓解暂冲式风洞启动关闭时模型受到气流激励产生非预期的抖动现象，提高暂冲式风洞中天平抗冲击能力和风洞试验的安全可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置，包括动力机构和能够与天平相连的支杆，所述支杆为中空结构，所述支杆的内腔中设置顶出机构，所述顶出机构与所述动力机构传动相连；

所述顶出机构包括至少两个顶爪，所述支杆上具有滑动槽，所述顶爪与所述滑动槽滑动连接，所述顶爪能够在所述动力机构的驱动下伸出所述支杆并撑紧模型尾腔的内壁。

优选地，所述顶出机构还包括丝杠和与所述丝杠相匹配的斜面驱动螺母，所述丝杠与所述斜面驱动螺母螺纹连接，所述斜面驱动螺母具有斜面部，所述顶爪的一端与所述斜面部抵接，所述顶爪的另一端伸入所述滑动槽中，所述丝杠与所述动力机构传动连接。

优选地，应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置还包括固定支座，所述固定支座套装于所述支杆的内腔中，所述固定支座为中空结构，所述斜面驱动螺母、所述丝杠设置于所述固定支座的内腔中，所述顶爪穿过所述固定支座与所述滑动槽滑动连接。

优选地，所述丝杠靠近所述动力机构的一端加装深沟球轴承并用轴承挡圈固定，所述丝杠的另一端加装推力轴承并用压紧螺母压紧，所述压紧螺母与所述固定支座螺纹连接。

优选地，所述顶爪的数量为四个，四个所述顶爪呈圆周状均布，所述顶爪的轴线与所述丝杠的轴线相垂直，所述顶爪的横截面为矩形。

优选地，所述支杆的外壁上设置弹簧钢丝并用弹簧钢丝压板压紧，所述弹簧钢丝的位置与所述滑动槽的位置相匹配。

优选地，所述动力机构包括顺序相连的电机、减速机和传动杆，所述传动杆与所述丝杠通过万向节相连。

优选地，应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置还包括支架中轴和护套管，所述支架中轴套装于所述护套管的外部，所述护套管套装于所述传动杆的外部，所述护套管与所述传动杆之间加装轴承，所述支架中轴与所述支杆插接连接。

优选地，所述支杆与天平相连的一端设置与天平相匹配的锥形孔。

本发明还提供一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击方法，包括以下步骤：

步骤一、风洞启动前，顶出机构的顶爪伸出直至与模型内腔的预制位置接触并顶紧模型；

步骤二、流场建立过程中，顶出机构和支杆代替天平分担部分冲击载荷；流场建立后，顶出机构反向动作，顶爪与模型内腔分开，模型与天平处于正常连接状态；

步骤三、测试完成后，模型与顶出机构、支杆再次连接成为整体；风洞关闭过程中，顶出机构和支杆代替天平承担部分冲击载荷；

步骤四、风洞内气流降低至常压稳定状态后，顶爪与模型内腔再次分开，模型与天平回复正常连接的自由状态。