[发明专利]风洞试验中喷管与外形固连的模型装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，包括：模型头部，模型主体，上部盖板，内部供气系统，天平，天平连接螺母，喷管段，尾支杆组成。使用喷管与外形固连的模型装置，实现天平和喷管的安装，在较小的模型空间内，布置供气管路的要求，同时本发明公开了一种采用风洞试验中喷管与外形固连的模型装置进行试验的方法，主要是为小尺寸、小推力喷流提供测量方法，避免供气系统对气动力测量的干扰；测量模型气动力、喷流推力和喷流与来流的干扰力，最后通过技术手段再分辨出喷流与来流干扰力的值。该发明对高超声速飞行器的喷流研究具有很好的基础意义，可以解决很多试验中碰到的数据测量与模型设计的矛盾问题，具有深远地应用前景。

技术领域

本发明涉及一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置及试验方法，具体涉及一种模型装置和风洞试验方法，属于风洞试验技术领域。

背景技术

侧向喷流控制，因其适用空域大、速域大，可应用范围广而被用于飞行器姿态和轨道控制中。风洞试验是研究侧向喷流控制影响的重要途径。在风洞试验中为避免供气系统对测力系统的干扰，喷管与模型之间需要留有足够的缝隙，一般选取0.5mm宽度，根据模型加工、安装情况缝隙可能还需增大，以保证喷管与模型不会发生干涉。

但喷流干扰作用在模型的面积是固定的，0.5mm宽的缝隙必定会影响喷流的作用面积，减小可以测量的喷流干扰力，影响试验准度。当喷管喉道大于1mm时，这种影响较小，可以不计；而当喷管喉道小于1mm时，喷流作用在模型上的面积应尽量保留，则喷管将与外形间无缝隙连接，或直接整体加工；喷管作为模型的一部分，其产生的推力和干扰力同时被天平测量。

当喷管与外形作为整体加工时，喷管的供气系统因为硬连接，会直接影响天平测力，而气源本身来自于外界，实际也给模型带来外界的干扰力。本发明的重点是提供一种喷管与外形固连的模型装置，可以保证喷管与模型固连但同时喷管不对测力产生影响；其次该装置可以减缓供气系统对气动力测量的影响，风洞试验时达到准确测量喷流干扰力的目的。

本发明的应用范围主要针对风洞实验模型中，尺寸小(喉道小于1mm)、推力小的喷管，测量其带来的干扰力和力矩。当喷管尺寸较大时，其推力可能与模型的气动力在同一量级上，如果应用该模型设计方式，天平需同时测量模型的气动力、喷流推力和喷流干扰力，后者一般比前两者小一到两个数量级，因此天平很难准确捕捉，试验精准度没有保证。所以，本发明主要针对小型喷管使用。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种风洞试验中喷管与外形固连的模型装置，包括：

模型头部，其内设置有用于连接模型主体的圆柱形空腔；

模型主体，其一端为圆柱体结构，所述圆柱体结构的上侧设置有平台；所述圆柱体结构的内部设置有用于固定天平的阶梯型圆柱空腔；在所述圆柱体结构的前后两侧对称设置有梯形空腔；所述模型主体的中段下部为模型保留区，内部具有掏空区域Ⅰ；所述模型主体的另一端为喷管保留区，所述喷管保留区的内部上下设置有两个矩形槽；

上部盖板，其与模型主体的模型保留区配合以组成模型中段，所述上部盖板具有掏空区域Ⅱ；所述掏空区域Ⅰ和掏空区域Ⅱ形成容纳天平的空间；

天平，其内部具有通气管路，所述天平的一端与隔热套连接后安装在所述模型主体的阶梯型圆柱空腔内，另一端与尾支杆连接；

内部供气系统，其包括U型通气弯头，所述U型通气弯头的一端通过连接管与天平的出气端连通，另一端通过连接管与紫铜管的一端连通；