[发明专利]连续式跨声速风洞半柔壁喷管导轨水平式喉块驱动装置

说明书

本发明公开了一种连续式跨声速风洞半柔壁喷管导轨水平式喉块驱动装置，实现对喷管段喉块位姿的精确控制。其包括以水平布置电机、减速机、丝杠、滑台、导轨、滑块组成的驱动单元；由二力杆与关节轴承组成的执行单元；以支撑平台组成的支撑单元。本发明具有结构简单、紧凑；各个驱动独立控制，整体驱动装置稳定性高；在竖直方向行程有限的情况下，可以使用水平方向富余的空间来实现位姿调整；导轨的错位布置，实现了空间复用，节省了水平方向的空间；所有驱动单元均在支撑平台上方，大大的方便机构维护；可实现六个自由度的位姿调整以抵抗喉块侧向力的影响等特点。

技术领域

本发明涉及一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁导轨水平式喉块驱动装置，属于风洞试验特种装备领域，是一种对风洞内喷管段不同马赫数的精确调节的半柔壁喷管导轨水平式喉块驱动装置。

背景技术

风洞是用于验证各型航空航天飞行器、高速动车组等气动外形是否合理的重要试验装置，其主要原理是通过在风洞中模拟出对象运行时的外部气体流场特性(马赫数、雷诺数、普朗特数等)，并对被试验对象在模拟流场中的测量参数做出一系列的评估，从而实现对其真实工作情况下特性的预知。根据风洞可模拟的气体流流场流速范围不同，可分为亚声速、跨声速、超声速、高超声速风洞。而根据流场产生的方式，风洞可分为暂冲式和连续式。暂冲式风洞气体流场产生的原理是：在风洞两端分别预先产生一定的高压气体与负压气体，然后同时打开两端的气阀沟通高压与负压，即可产生流场；而连续式风洞一般是依靠大型的轴流风机作为驱动来产生流场。为了精确控制风洞中流场的参数，需利用相关的风洞试验特种装置对流场进行调节，而其中喷管段是整个风洞中调节气体流场最为关键、直接的部分。喷管段一般是通过一定的型面来改变流场的参数，对于暂冲式风洞，由于其流场作用时间短，流场马赫数高，一般采用具有固定型面喷管段进行调节；而对于连续式风洞，由于其要求具有连续的马赫数调节能力，一般是采用可调型面的喷管段。根据连续式风洞喷管段可调型面中柔性壁(或称柔板)所占的比例不同，进一步又可分为半柔壁与全柔壁。全柔壁喷管的可调型面全部由柔性壁组成；半柔壁喷管的可调型面一般是由可调收缩段、喉块段、柔板段组成(布置顺序为气流方向)。对于连续式跨声速风洞喷管段半柔壁，能否保证其整个型面成形的精度就是能否保证风洞试验结果可靠性最关键的问题，因此喷管段对气体流场相关参数控制的精度，是评价其工作能力的关键指标。

由于喉块段分别连接可调收缩段与柔板段，因此保证连续式跨声速风洞喷管段半柔壁的喉块段实现预定空间位姿的精度，对保证整个半柔壁成形的精度具有决定性的作用。在工程实际中，喉块段常见的工作方式为“框架摆动式”，如图9所示，其一般使用液压驱动方式，其一般使用液压驱动方式，每组驱动包括五个液压缸，仅可实现喉块段三个平面自由度的调整，并利用强制的导向装置来解决试验时侧向力对喉块段的影响。这种方式往往存在液压管路泄露、控制精度不足、响应速度慢、难以维护等缺点，无法很好保证风洞试验流场被控参数的精度。因此，本发明针对于大型连续式跨声速风洞喷管段半柔壁的喉块段，创新性地提出一种导轨水平式喉块电动驱动装置，以满足风洞试验的需求。

发明内容

连续式跨声速风洞喷管段半柔壁包括可调收缩段、喉块段和柔板段三部分，具体位置布置如图8所示。本发明的目的在于提供一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁导轨水平式喉块驱动装置，以实现在有限的空间内对喷管段喉块预定位置的精确控制，从而提升流场被控参数的控制精度。

本发明要解决的技术问题是：在有限的安装空间和运行空间内精确成型；喉块质量重达百吨级，目前喉块驱动采用的“框架摆动式”不够稳定，不能提供喉块的稳定持续的位姿形态；侧向力会影响喉块的成型能力；喉块驱动装置机构复杂，维护不方便。

为了实现上述目的，设计的连续式跨声速风洞喷管段半柔壁导轨水平式喉块驱动装置的结构如图1-图6所示，其中包括：