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超声速风洞模型冲击载荷抑制装置设计

刘奇 刘常青 李增军

刘奇, 刘常青, 李增军. 超声速风洞模型冲击载荷抑制装置设计[J]. 航空动力学报, 2023, 38(2):364-370 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210372
引用本文: 刘奇, 刘常青, 李增军. 超声速风洞模型冲击载荷抑制装置设计[J]. 航空动力学报, 2023, 38(2):364-370 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210372
LIU Qi, LIU Changqing, LI Zengjun. Design of impingement attenuation device for supersonic wind tunnel test models[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(2):364-370 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210372
Citation: LIU Qi, LIU Changqing, LI Zengjun. Design of impingement attenuation device for supersonic wind tunnel test models[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(2):364-370 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210372

超声速风洞模型冲击载荷抑制装置设计

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210372
详细信息
    作者简介:

    刘奇(1983-),男,高级工程师,硕士,主要从事实验空气动力学研究

    通讯作者:

    刘常青(1986-),男,副研究员,博士,主要从事新概念飞行器设计研究。E-mail:hsai_cardc@hotmail.com

  • 中图分类号: V211.74

Design of impingement attenuation device for supersonic wind tunnel test models

  • 摘要:

    为降低暂冲式超声速风洞起动/关车过程中冲击载荷对试验模型和测量天平带来的风险,设计了一套冲击载荷抑制装置。装置由上下作动机构和平板等结构件组成,通过有限元方法对四连杆作动机构进行了受力分析,验证了结构的强度和刚度可靠性。开发了伺服控制系统及软件,结合结构动力学分析确定了控制系统参数,设计了与风洞试验过程兼容的抑制装置工作流程,定制了可视化软件界面。从结构稳定性和抑制效果两个方面对装置进行了试验验证,结果表明该装置对法向力和俯仰力矩受到的冲击载荷抑制效果较好,降幅分别可达78%和77%。

     

  • 图 1  抑制装置结构

    Figure 1.  Structure of attenuation devic

    图 2  作动机构结构

    Figure 2.  Structure of actuating facilities

    图 3  作动机构应力分析

    Figure 3.  Stress analysis of actuating facilities

    图 4  作动机构合位移分析

    Figure 4.  Resultant displacement analysis of actuating facilities

    图 5  伺服系统框图

    Figure 5.  Schematic of servo system

    图 6  作动机构控制系统界面

    Figure 6.  Control system interface of actuating facilities

    图 7  抑制装置和模型在风洞内的安装照片

    Figure 7.  Mountings of attenuation device and model in wind tunnel

    表  1  优化选型试验结果

    Table  1.   Results of optimization tests

    平板尺寸
    (长×宽)/m×m
    Ny /Nmz /(N·m)Nx /N
    0×0135082510
    0.25×0.1558893416
    0.3×0.0843441388
    0.3×0.1528837341
    0.3×0.234152403
    0.45×0.1552060655
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    表  2  伺服系统参数

    Table  2.   Servo system parameters

    参数数值
    丝杠参数直径/m0.028
    导程/m0.005
    丝杠转速/(r/s)13
    减速比8∶1
    丝杠扭矩/(N·m)80
    电动机最大扭矩/(N·m)9.5
    额定扭矩/(N·m)3.18
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    表  3  不同平板与模型间距下抑制效果对比结果

    Table  3.   Comparison results of attenuation effects with different spacings between flat plate and model

    平板间距/mNy /Nmz /(N·m)Nx /N
    0135082510
    0.00328837341
    0.00478085545
    0.007994105633
    0.011053121570
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-07-15
  • 网络出版日期:  2022-10-20

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