[发明专利]一种高升阻比层流翼型的风洞测力试验装置及其测验方法

说明书

本发明公开了一种高升阻比层流翼型的风洞测力试验装置以及测验方法，属于风洞试验技术领域。将翼型模型分为三段，中间段为测力翼段，左右两段为维形翼段，用于隔离风洞洞壁附面层；测力翼段左右两侧与模型转轴相连，模型转轴穿过维形翼段并与风洞两侧的阻力天平轴承相连，维形翼段安装于观察窗上，可随观察窗一起转动；阻力天平安装于天平滑块上，天平滑块安装于支架滑轨上，可上下滑动；天平滑块通过连接杆与升力天平相连，升力天平与支架固连。本发明将高升阻比翼型的阻力和升力分开测量，解决了高升阻比翼型测力风洞试验中天平升阻比低，阻力测量精度低的问题。

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，特别是涉及一种高升阻比层流翼型的风洞测力试验装置以及测验方法。

背景技术

临近空间飞行器飞行于20km以上高度，在空间上临近空间飞行器可将常规航空器和航天器连接起来，并能完成传统航空装备和航天装备无法完成的作战任务，可有效扩展现有装备的作战能力，可应用于侦察监视、通信中继、装备投送等诸多方面。由于临近空间飞行器飞行速度低，且所处环境空气密度小，因此，临近空间飞行器飞行于低雷诺数范围，翼型表面会出现大范围层流区，为提高飞行效率，临近空间飞行器的机翼一般采用高升阻比层流翼型。

风洞试验是为翼型设计提供空气动力学特性数据的重要手段，但是，对于高升阻比层流翼型，目前还没有成熟可靠的风洞测力试验方案。高升阻比层流翼型的最大升阻比往往在100以上，而常规测力天平的升力量程和阻力量程的比值一般小于100，因此在满足高升阻比层流翼型升力测量量程的前提下，天平阻力量程往往过大，造成阻力测量精度低的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种高升阻比层流翼型的风洞测力试验装置及其测验方法，解决了现有技术中常规测力天平对于高升阻比层流翼型阻力测量精度低的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高升阻比层流翼型的风洞测力试验装置，其包括底板和两个竖直设置于底板上的滑轨，两个滑轨的滑槽开口相对设置；两个滑轨的滑槽内均设有上下滑动的天平滑块；两个天平滑块的端面上均设置有阻力天平；两个滑轨之间设置有用于固定试验模型的模型转轴，试验模型分为三段，试验模型的中间翼段为测力翼段，两侧为维形翼段；测力翼段两侧分别与一根模型转轴连接，两根模型转轴的自由端分别与两个阻力天平连接；两个滑轨的滑槽内均设置有升力天平，升力天平位于天平滑块顶部，升力天平与天平滑块之间设置有天平连接杆。

通过将高升阻比层流翼型的试验模型采用三段式模型，利用维形翼段隔离风洞洞壁附面层对测力翼段的影响，提高翼型测力精度；采用阻力天平和升力天平分离布置的方式，通过阻力天平和升力天平分别测量出测力翼段的阻力和升力，有效提高天平量程升阻比，并避免升力测量单元对阻力测量单元的干扰，提高翼型阻力测量精度；模型转轴设置在测力翼段的两侧，采用两侧支撑测力翼段模型的方式，减小风洞试验过程中翼型转轴的变形，提高测量精度。

进一步地，为了方便试验人员通过转动观察窗带动维形翼段，使得试验模型两侧的维形翼段的迎角与中间的测力翼段的迎角相同，两个滑轨之间设置有两个观察窗，两个观察窗分别设置于风洞两侧洞壁上；两个维形翼段分别设置于两个观察窗上，两个维形翼段的外表面分别与两个观察窗的内壁接触，模型转轴穿过两侧维形翼段和观察窗与阻力天平连接，模型转轴不与维形翼段和观察窗接触，减少维形翼段对测量的干扰，保证只有测力翼段的气动力传递至天平，提高试验模型的升阻比测量的准确性。

进一步地，作为观察窗的一种具体设置方式，两个观察窗为圆形；维形翼板设置于观察窗中心位置，维形翼板上设置有贯穿观察窗的通孔，通孔用于为模型转轴穿过维形翼段和观察窗提供通道，通孔的中心轴线与模型转轴的中心轴线重合。