[发明专利]超声速着陆器快速开伞风洞试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及风洞试验模型支撑及投放，尤其涉及一种超声速着陆器快速开伞风洞试验装置，属于航空航天工程领域。

背景技术

超声速着陆器在飞行时具有不稳定的特性，为了避开这一段飞行速度，要求着陆器开伞时要处于失稳马赫数之前更高的飞行速度。使用风洞试验技术模拟此时超声速状态的开伞情况，常规的试验方法是将伞拖在缩比的模型后方，直接吹风试验，或者是将伞事先绑在一根圆柱棒上，圆柱棒穿过伞的中心孔，由另一单独的模型支杆固定在风洞洞壁上，试验开始时将伞上的捆绑约束解除，但圆棒始终穿过伞的中心孔。

现有的超声速着陆器开伞试验装置具有如下问题：

(1)试验前伞体暴露在流场中，与真实情况不符。试验开始前降落伞裸露在流场里，或直接暴露，或绑在后方的圆柱棒上，这些都不是着陆器开伞前实际的情况，试验结果的可信度大大降低；

(2)模型受到过多约束。在模型中心孔加上圆柱棒定位，可以减小试验难点，但也增加了过多的约束，使得试验观察不到伞体自然的展开情况，无法真实的研究伞体的失稳情况。这同样降低了试验结果的可信度；

(3)模型干扰较多。无论是上下支杆或在模型尾部添加降落伞中心孔尾支杆，都会增加额外的流场干扰；

(4)为了更好地观查开伞时的流场特性，有些试验将伞模型做成刚性的，这使得试验非常简单，但刚性伞也无法研究伞体的打开过程。

本发明在总结了前人试验技术及试验装置特点的基础上，提出了改进型试验机构。此试验装置不仅试验前能够将伞体藏在模型内部，更能在试验开始时快速将伞体抛出，与真实抛伞、开伞过程相同。且模型无多余支撑，不存在多余约束及干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在超声速条件下从着陆器模型内部将降落伞弹射到流场中，在气流作用下打开，研究伞在打开过程中的姿态变化及其动态特性。

为了达到上述功能，本发明超声速着陆器快速开伞风洞试验装置包括着陆器模型、支架和开伞机构，所述着陆器模型包括后盖和前盖，两者通过螺栓连接形成外形与着陆器相同的模型，所述前盖后部中间位置具有一块凸起，所述后盖后部中间位置具有一通孔，形成圆柱形空间，所述开伞机构包括两条高压气管路、传动机构和拔销汽缸，所述支架用于将所述着陆器模型固定在风洞中，并且将所述开伞机构支撑在所述着陆器模型内，从而在所述传动机构与所述前盖之间形成密闭空腔，并且通过所述传动机构与所述后盖在所述圆柱形空间处形成有后部开口的空间，用于放置折叠好的伞，所述伞拴系在所述后盖上，一条所述高压气管路向所述密闭空腔内充入高压气体，另一条高压气管路用于控制所述拔销汽缸，所述拔销汽缸安装在所述后盖上，在没有进行试验时将所述传动机构锁死，当进行试验时，所述拔销汽缸进行解锁，从而使所述传动机构在所述密闭空腔中的高压气体的作用下，向后运动，以将所述伞从其放置空间推出。

优选所述支架包括左支板和右支板，所述左支板包括板状立壁和圆柱筒状的支撑筒，所述立壁连接在所述支撑筒的正下方，所述支撑筒的前端开口，并且前端壁上带有法兰，用于与所述前盖连接，两者之间安装有密封圈，所述支撑桶与法兰之间的侧壁上有接通高压气的螺纹孔，所述支撑筒的后端具有筒底壁，在所述筒底壁上具有中通孔，所述立壁上具有两条截面为半圆的凹槽，并且设置有多个螺栓孔，所述右支板为与所述立壁相配合的板状结构，在与所述立壁相对应的位置具有同样的两条凹槽和螺栓孔，左支板和右支板相配合形成两条所述高压气管的配置通道，并能够通过螺栓将所述着陆器模型固定在风洞中。

优选所述传动机构包括推杆与推块，所述推杆包括圆盘状部分和位于圆盘状部分后部中轴线的杆状部分，所述推杆配置在所述支撑筒中，能够在所述支撑筒中作活塞运动，在运动的最小行程处，所述前盖的凸台顶在所述圆盘状部分的前表面，所述杆状部分穿过所述支撑筒底壁的中通孔与配置于所述支撑筒后部的所述推块螺纹连接，所述推块为圆板状，配置于所述后盖的中通孔中，能够在所述中通孔内做活塞运动，所述推块后端形成有圆环形凸台。

优选所述拔销气缸紧贴所述支架的后壁安装在所述后盖上，不进行试验时，所述拔销气缸的内芯压紧在所述推块的凸台斜边上。

优选所述支架后壁为倾斜面，其与铅垂线夹角约为13°，所述拔销气缸的安装角度与之相同，所述推块的凸台斜边与竖直面的夹角也与之相同，从而使所述凸台斜边与所述拔销气缸内芯配合角度为0°。

优选所述后盖后部中通孔的周壁上设置有多个挂耳，所述伞的伞绳拴系在所述挂耳上。