[实用新型]一种用于跨声速风洞中扁平融合体飞机的V型尾支撑装置

说明书

本实用新型公开了一种在跨声速风洞中适用于扁平融合体布局飞机的V型尾支撑装置，目的在于解决扁平融合体布局飞机进行风洞试验时，现有的直尾撑支撑装置、斜尾撑装置难以满足其跨声速风洞试验需求的问题。该V型尾支撑装置包括前段、等直段、第一扩张段、第二扩张段、后段、用于与风洞试验段连接头相连的后端连接段、测量平台。本实用新型设计一根V型内凹尾支杆，保证其前后段同轴，轴线与模型机身轴线重合，使其在试验过程中可以被视为“等效直支杆”；在支杆前段采用弯折式设计，降低模型后体破坏和支撑干扰的修正难度，使其兼具现有直尾撑、斜尾撑的技术优点并避免两种尾支撑的不足，从而实现扁平融合体飞机在跨声速风洞中的连接安装和载荷测量。

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，具体涉及一种在跨声速风洞中适用于扁平融合体飞机的V型尾支撑装置。

背景技术

目前，风洞试验是获取飞机气动特性的主要手段。风洞试验过程中，最常见的是使用尾部支撑装置将飞机模型固定于试验段内。跨声速风洞中飞机模型尾部支撑装置的选取和设计准则主要有以下考虑：1.支撑系统的角度与模型的角度具备简单对应关系，以便通过驱动支撑系统运动实现模型试验角度的准确变化；2.支撑装置对模型尾部的破坏要尽量小，避免在尖后缘、操纵舵面或发动机等敏感区域造成过度破坏，将后体破坏影响控制在可以修正的范围内；3.支撑装置对模型的支撑干扰要尽量小，同时使得支撑干扰影响可以通过试验的方式进行修正，从而提高试验数据的准度；4.支撑装置的刚度需要经过优化设计，以便减小试验过程中模型抖动，保障试验安全。当前最常使用的尾部支撑装置是直尾撑，即一根直支杆，从模型尾部正后方伸入模型并在其圆柱状机身内部实现连接固定。

随着航空工业技术和水平的发展，越来越多的现代飞机采用扁平融合体布局，此类飞机机翼与机身高度融合，没有明显的圆柱状机身，机翼和机身的后缘尖锐且布置有大量操纵舵面或发动机等关键部件。

针对此类布局，现有直尾撑支撑装置难以满足其跨声速风洞试验需求，主要体现在：

1）直尾撑只能从飞机尾部正后方伸入模型，支杆直径远远大于扁平融合体飞机尖锐后缘的尺寸，因此只能将飞机机身中段至尾部后缘破坏放大为套筒形，飞机模型尾部破坏失真使得试验数据与真实飞机外形结果存在明显差异，特别是对于俯仰、偏航等气动力矩的影响巨大且难以修正；

2）直尾撑及支杆套筒在扁平融合体飞机上表面外露，其对流动的扰动影响会在跨声速范围内传播至整个飞机上表面，而扁平融合体飞机上表面载荷分布经过精心设计，且布置有大量操纵舵面、发动机等敏感部件，导致直尾撑及支杆套筒的支撑干扰对飞机气动特性的影响较大；

3）为了降低直尾撑的支撑干扰影响及其对模型后体的破坏影响，只能通过减小直尾撑支杆的直径尺寸来实现，这势必导致支撑系统刚度下降，引起模型抖动，影响试验质量与安全。

除了直尾撑之外，还有一种适用于船尾形后体飞机的斜尾撑装置。与直尾撑从飞机尾部正后方伸入模型不同，斜尾撑支杆前端头部轴线与飞机机身轴线重合，支杆前端等直段向下形成弯折，使得支杆由飞机船尾形后体下表面破坏伸入模型并实现连接固定。

但将斜尾撑装置用于扁平融合体飞机风洞试验也会产生以下问题：

1）纵向试验中，模型迎角与支杆弯折角之和等于斜支杆迎角，当模型迎角调整为0°时，需要将斜尾撑支杆预设一个正迎角（角度大小即支杆弯折角），导致支撑装置的移动行程被占用，模型试验正迎角范围受到限制；其中，船尾形客机、运输机巡航迎角较小，而扁平融合体飞机飞行迎角稍大，斜尾撑迎角范围无法满足其试验需求；

2）横向试验中，模型迎角、侧滑角、滚转角与支撑系统的角度并非简单对应，而是需要在考虑弯折角的情况下进行空间转换，不仅影响了试验效率，也极易引入模型角度误差，造成试验数据质量下降，无法满足试验需求；

3）斜尾撑支杆与模型机身轴线存在弯折角，试验系统刚度较弱，加之扁平融合体飞机升力载荷较大，在试验过程中极易发生抖动，严重影响试验安全。