保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构

技术领域

本发明属于风洞设备技术领域，具体涉及一种保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构。

背景技术

在跨超声速风洞中，通常将风洞试验段的上下壁板设计为可调节角度的，作用是在一些特种试验中，通过调节试验段壁板的角度，调整试验段扩开角，从而消除试验段轴向马赫数梯度。但是，现有技术中，试验段壁板在调节扩开角后，与调整角度前相比，内流道面会留有阶差与间隙，破坏了风洞试验核心区域的壁板连续性（风洞试验核心区域壁板内流道面连续性要求为：顺气流阶差小于0.1mm，不得出现逆气流阶差与间隙），降低了整座风洞的流场品质，影响了风洞试验数据的可靠性。

当前，亟需发明一种保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构。

本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构，其特点是，所述的调节机构适用于需要调节试验段壁板扩开角度的跨超声速风洞，分为上方组和下方组，上方组和下方组上下对称布置在试验段的上壁板和下壁板上；

所述的上方组包括水平的柔板，以迎向风洞来流为前方，柔板的前端固定在风洞驻室内壁下表面的固定点Ⅰ上，柔板的后端固定在风洞试验段壁板前端的水平的下表面上；包括前铰链机构，前铰链机构布置在壁板前端的竖直端面上，左右对称分布；还包括后铰链机构，后铰链机构布置在壁板上方，左右对称分布；

所述的前铰链机构包括前连杆和前铰链座，前铰链座固定在风洞驻室内壁下表面的固定点Ⅱ上，前连杆为竖直连杆，前连杆的上端通过铰链固定在前铰链座上，前连杆的下端通过铰链固定在壁板前端的竖直端面上；

所述的后铰链机构包括后连杆、后铰链座、导向座和螺旋升降机，后铰链座固定在壁板的上表面，后连杆为竖直连杆，导向座为T型，导向座的水平段固定在风洞驻室内壁下表面的固定点Ⅲ上，导向座的竖直段开有导向孔，螺旋升降机的推杆竖直伸出导向座的导向孔，后连杆的上端通过铰链固定在导向座的输出轴上，后连杆的下端通过铰链固定在后铰链座上；

所述的下方组与上方组结构相同，上下对称分布。

进一步地，所述的铰链的连接位置均安装有自润滑滑动轴承与转轴。

进一步地，所述的转轴的材质为高强度S03不锈钢。

进一步地，所述的柔板为两端厚、中间薄，易于产生弹性变形的凹字形结构。

进一步地，所述的柔板的材质为高强度S03不锈钢。

进一步地，所述的前连杆、前铰链座、后连杆、后铰链座、导向座的材质均为304LN不锈钢。

进一步地，所述的柔板、前铰链座、后铰链座和导向座通过螺栓固定。

进一步地，所述的导向座的导向孔与螺旋升降机的推杆的接触部位安装有进行导向的滑动轴承。

本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构在壁板前端增加一块两端厚、中间薄的柔板，柔板为易于产生弹性变形的柔性体结构，柔板的前端与喷管段出口光滑过渡，在试验段壁板扩开时，柔板的前端与喷管段出口保持相对位置不变，柔板的后端跟随风洞试验段壁板进行扩开。该调节机构属刚柔耦合结构，实现了特种试验中风洞试验段壁板扩开角度调节过程中内流道面的曲率连续，保证了风洞试验段的流场品质与试验数据的可靠性，可推广应用于其他既需要调节角度且又要保持内型面连续的重要设备部位。

本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构的螺旋升降机安装在导向座上，螺旋升降机的推杆穿过导向座的导向孔，被限制在只能上下运动，螺旋升降机能够提供足够的拉力拉动壁板运动。

本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构的螺旋升降机的推杆在穿过导向座的导向孔向上运动过程中，带动后连杆发生摆动，后连杆带动壁板进行角度变化，从而改变试验段扩开角。壁板角度变化时，带动前连杆发生摆动以适应壁板运动。同时，壁板角度变化过程中，带动柔板中间的薄板进行弯曲变形，实现扩开角度调节过程中风洞试验段内流道面的曲率连续。前连杆、后连杆摆动过程中铰链位置均进行相应转动。

本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构适用于需要调节试验段壁板扩开角度的跨超声速风洞，是针对跨超声速风洞的特种试验对试验段壁板的扩开角度调节需求专门发展的调节机构，实现了在风洞试验段壁板扩开角调节过程中持续保持内流道面曲率连续的功能。

附图说明

图1a为本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构的结构示意图（角度调节前，正视图）；

图1b为本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构的结构示意图（角度调节前，侧视图）；

图2为本发明的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构的结构示意图（角度调节后，正视图）。

图中：1.柔板 2.壁板 3.前连杆 4.前铰链座 5.后连杆 6.后铰链座 7.导向座 8.螺旋升降机；

箭头表示角度调节后各部件的转动方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

实施例1

本实施例的柔板1前后两端厚度为20mm，中间厚度为5mm。试验段稳定段出口尺寸为2600mm×2200mm，可实现试验段壁板扩开角角度调整范围为-0.5～1°。

如图1a、图1b所示，本实施例的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构适用于需要调节试验段壁板扩开角度的跨超声速风洞，分为上方组和下方组，上方组和下方组上下对称布置在试验段的上壁板和下壁板上；

所述的上方组包括水平的柔板1，以迎向风洞来流为前方，柔板1的前端固定在风洞驻室内壁下表面的固定点Ⅰ上，柔板1的后端固定在风洞试验段壁板2前端的水平的下表面上；包括前铰链机构，前铰链机构布置在壁板2前端的竖直端面上，左右对称分布；还包括后铰链机构，后铰链机构布置在壁板2上方，左右对称分布；

所述的前铰链机构包括前连杆3和前铰链座4，前铰链座4固定在风洞驻室内壁下表面的固定点Ⅱ上，前连杆3为竖直连杆，前连杆3的上端通过铰链固定在前铰链座4上，前连杆3的下端通过铰链固定在壁板2前端的竖直端面上；

所述的后铰链机构包括后连杆5、后铰链座6、导向座7和螺旋升降机8，后铰链座6固定在壁板2的上表面，后连杆5为竖直连杆，导向座7为T型，导向座7的水平段固定在风洞驻室内壁下表面的固定点Ⅲ上，导向座7的竖直段开有导向孔，螺旋升降机8的推杆竖直伸出导向座7的导向孔，后连杆5的上端通过铰链固定在导向座7的输出轴上，后连杆5的下端通过铰链固定在后铰链座6上；

所述的下方组与上方组结构相同，上下对称分布。

进一步地，所述的铰链的连接位置均安装有自润滑滑动轴承与转轴。

进一步地，所述的转轴的材质为高强度S03不锈钢。

进一步地，所述的柔板1为两端厚、中间薄，易于产生弹性变形的凹字形结构。

进一步地，所述的柔板1的材质为高强度S03不锈钢。

进一步地，所述的前连杆3、前铰链座4、后连杆5、后铰链座6、导向座7的材质均为304LN不锈钢。

进一步地，所述的柔板1、前铰链座4、后铰链座6和导向座7通过螺栓固定。

进一步地，所述的导向座7的导向孔与螺旋升降机8的推杆的接触部位安装有进行导向的滑动轴承。

扩开角角度调整后的保持内流道面曲率连续的风洞试验段壁板扩开角调节机构见图2，图中用箭头表示角度调节后各部件的转动方向，实现了扩开角角度在-0.5°～1°调整内进行连续调整，调整后风洞试验段内流道面曲率连续。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，可容易地实现另外的改进和润饰，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。