一种大型高速风洞模型支撑机构的更换装置及其更换方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大型高速风洞模型支撑机构的更换装置及其更换方法，目的在解决当前用于模型支撑机构更换的装置存在整体质量较大，控制难度较高，无法实现精细位置控制等问题。该装置包括中部支架支撑板、用于为中部支架支撑板提供支撑的支撑组件、挡板、升降调节装置、连接组件；所述支撑组件包括万向轮、底板、立板、斜筋，所述万向轮设置在底板下方且万向轮能带动底板移动，所述立板设置在底板上且底板能为立板提供支撑，所述斜筋的两端分别与底板、立板相连且斜筋、底板与立板之间呈三角形布置。本申请能够实现模型支撑机构的快速更换，大大提高工作效率。同时，本申请能够兼顾多种构型的模型支撑机构更换工作，具有较好的适应性。应性。应性。

【技术实现步骤摘要】
一种大型高速风洞模型支撑机构的更换装置及其更换方法


[0001]本申请涉及航空航天风洞试验领域，具体为一种大型高速风洞模型支撑机构的更换装置及其更换方法。本申请能够实现模型支撑机构的快速更换，提升工作效率，且该更换装置具有较高的适应性，能够兼顾多种构型的模型支撑机构更换工作。

技术介绍

[0002]风洞试验主要是依据相对运动原理实施，即相较于实际飞行中，飞行器以某一速度在相对静止的大气环境中运动；在风洞试验中，飞行器模型通常被安装在一个固定的支撑机构上，模型上游的气流以一定的速度流过模型。其中，模型相对于风洞来流的姿态角的变化，可以通过模型支撑机构的运动实现。
[0003]图1所示为目前高速风洞中常用的模型支撑装置。该模型支撑装置的基本结构形式为弯刀形式，其分为上部支架、中部支架和下部支架三部分。其中，中部支架位于风洞流场环境中，模型通过支杆与中部支架连接。中部支架通过螺钉和销钉分别与上部支架和下部支架连接，将三部分连接为一个整体。运动控制机构驱动与上部支架连接的活塞杆进行伸缩运动，使得整个模型支撑装置沿着安装在试验段框架上的圆弧导轨运动，进而实现模型俯仰角度的变化。由于模型主要通过中部支架支撑在风洞中，因此通常模型支撑机构更换主要是指中部支架的更换，上部支架和下部支架一般不进行更换。图2给出了中部支架的结构图，可以看出：其与上部支架和下部支架的连接面分别采用阶梯式搭接的方式；为了保证模型支撑机构具有较小的横截面积，以减小其对气流的堵塞作用，除用于模型支撑以及相关线缆布设的中部支架中段采用直径稍大的类圆柱结构外，其余部分均采用叶片结构。同时，上部支架与中部支架连接采用销钉加螺钉形式，螺钉分为上下两排，一排螺钉孔螺纹位于上部支架，另一排螺钉孔螺纹位于中部支架。下部支架与中部支架连接方式类似。
[0004]由于不同类型的风洞试验对模型支撑的要求不同，就需要更换不同的中部支架。例如，进气道试验要求中部支架中段内部应具有足够大的气流流动通道，以实现通过较大范围的节流调节能力，从而实现调节进气道流量的功能。而常规测力试验往往要求中部支架中段内部安装带滚转的机械结构，通过与模型支撑机构俯仰角度运动控制能力配合，实现模型横向角度的变化。
[0005]一方面，中部支架长期暴露在风洞气流环境中，要反复承受气动载荷的冲击；另一方面，为了避免模型附近流动受到中部支架的干扰，模型与中部支架间的距离要尽可能远，这就导致模型承受的气动载荷会对中部支架带来较大的附加力矩。因此，中部支架要保证足够的强度和刚度，使得其自身重量往往较大；对于1米量级以上的风洞，其中部支架已经无法通过人力更换和安装，必须通过专门的装置实现相应的更换与安装。
[0006]当前用于模型支撑机构更换的装置的结构形式如图3
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图5所示；其中，1为万向轮，2为基座，3为左底板，4为导轨，5为左连接板，6为右连接板，7为右底板。该结构中，万向轮安装在基座下方，实现装置的整体运动；基座中间开槽，以便使中部支架能够插入其中；导轨安装在基座上，放置于导轨上的左连接板、右连接板能够沿导轨方向移动；分别安装在左底
板、右底板上的左连接板、右连接板具备一定的高度方向上的调节能力，以实现连接板上的螺钉孔位与中部支架的孔位对准。左连接板主要用于在当前中部支架取出新中部支架未安装到位时，暂时连接上部支架和下部支架；如果没有左连接板连接的话，中部支架取出后，下部支架处于失控状态，将依靠自重沿导轨下滑，会导致严重的事故，即使下滑不多，也会导致在新中部支架到位后，下部支架与其存在明显位置偏差而无法连接的情况。右连接板主要用于在中部支架与上部支架和下部支架脱开后将中部支架与装置连成一体，进而运送至洞外进行中部支架更换。
[0007]利用该装置进行中部支架更换步骤如下：1.取出中部支架分别与上部支架和下部支架连接的定位销；2.通过万向轮调整装置的位置，使基座的开槽尽可能对准中部支架，以减少后续左连接板、右连接板沿导轨方向的调节工作量；3.将装置推入中部支架所在位置，使中部支架位于基座的开槽内；4.调整装置沿风洞轴线的位置，使连接板上的螺钉孔位与中部支架分别与上部支架和下部支架的螺钉孔位在轴线方向上一致；5.取出更靠近中部支架中线的上下两排用于支架间连接的螺钉，这两排螺钉螺帽位置位于中部支架，螺纹位置分别位于上部支架和下部支架，能够满足左连接板通过螺钉连接上部支架和下部支架的需求；6.调整左连接板高度，使连接板上的螺钉孔位与上部支架和下部支架的螺钉孔位一致；7.调整左连接板在导轨上的位置，使连接板与上部支架和下部支架尽量贴合；8.利用螺钉将上部支架、左连接板以及下部支架连成一体；9.取出远离中部支架中线的上、下两排用于支架间连接的螺钉，这两排螺钉螺帽位置分别位于上部支架和下部支架，螺纹位置位于中部支架，能够满足右连接板通过螺钉连接中部支架的需求；10.调整右连接板在导轨上的位置，使右连接板与中部支架尽量贴合；11.利用螺钉将中部支架与右连接板连成一体；需要说明的是，由于右连接板下方靠近右底板的位置设计有调整高度以及加强强度和刚度的一系列机构，易造成干涉，所以未设计与中部支架下方螺钉孔连接的螺钉孔位，即中部支架与右连接板依靠上方的一排螺钉孔连接；12.调整右连接板在导轨方运动向上的位置，使中部支架从其安装位置上脱开；13.整体移动更换装置至相对开阔空间；14.利用行车将中部支架从装置上移走，并将需要更换的中部支架吊至装置附近；15.反复调整装置以及行车位置，对准新中部支架和右连接板的螺钉孔孔位并用螺钉连接；需要说明的是，由于行车没办法实现精确调节，因此，该步骤往往需要反复调整，有时甚至需要先连接其中一部分螺钉再调整位置，最终实现全部螺钉的连接；16.通过万向轮调整装置的位置，使装置开槽位置尽量对准中部支架安装位置，以减小后续中部支架的位置调节工作；17.将装置推入新中部支架计划安装位置；18.调整装置沿风洞轴线的位置，使中部支架与其计划的安装位置的轴向位置基
本一致；19.调整右连接板在导轨上的位置以及右连接板的高度位置，使新中部支架逐渐进入其计划安装位置；20.如前所述，中部支架与右连接板在下方是没有螺钉连接的，因此，调整右连接板的高度位置，使中部支架与下部支架的销孔对准，以及远离中部支架中线的中部支架和下部支架的连接螺钉孔孔位对准，分别利用销钉和螺钉将中部支架与下部支架连接，此时下部支架与新中部支架基本连为一体；21.由于上部支架与模型支撑装置的驱动装置连接，因此，上部支架不会处于失控状态，因此将左连接板与左底板连接后，松开左连接板与上部支架和下部支架的连接螺钉，并调整左连接板在导轨上的位置，使其远离中部支架，为后续螺钉的安装流出足够的操作空间；22.调整右连接板的高度位置，使中部支架与上部支架的销孔对准后打入销钉，此时上部支架、新中部支架和下部支架基本连为一体；23.安装靠近新中部支架中线位置附近用于中部支架与上部支架和下部支架连接的螺钉；24.取出右连接板与中部支架的连接螺钉，将其用于中部支架和上部支架连接；25.调整右连接板在导轨上的位置，使其远离中部支架；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型高速风洞模型支撑机构的更换装置，其特征在于，包括中部支架支撑板、用于为中部支架支撑板提供支撑的支撑组件、挡板、升降调节装置、连接组件；所述支撑组件包括万向轮、底板、立板、斜筋，所述万向轮设置在底板下方且万向轮能带动底板移动，所述立板设置在底板上且底板能为立板提供支撑，所述斜筋的两端分别与底板、立板相连且斜筋、底板与立板之间呈三角形布置；所述中部支架支撑板呈凵字型，所述中部支架支撑板上设置有与中部支架相配合的条形槽且中部支架能通过条形槽放置在中部支架支撑板上或从中部支架支撑板上取下；所述挡板与中部支架支撑板相连且挡板能相对中部支架支撑板转动以实现对中部支架支撑板上条形槽的打开或关闭；所述升降调节装置设置在中部支架支撑板上且升降调节装置能调节放置在中部支架支撑板上的中部支架沿竖直方向上的位置；所述支撑组件为四个；所述连接组件包括第一加强筋、第二加强筋；所述第一加强筋为一组，沿中部支架支撑板上条形槽的轴向方向，所述第一加强筋的两端分别与支撑组件相连；沿垂直于中部支架支撑板上条形槽的轴向方向，所述第二加强筋为一组，所述第二加强筋的两端分别与支撑组件相连；所述第一加强筋与第二加强筋沿竖直方向的投影呈四边形；所述支撑组件分别位于中部支架支撑板的四个顶点的下方且四个支撑组件能为中部支架支撑板提供支撑并带动中部支架支撑板运动；所述中部支架支撑板的条形槽宽度大于中部支架叶片厚度，所述中部支架支撑板的条形槽宽度小于中部支架最大横截面宽度；所述中部支架支撑板的条形槽长度大于中部支架的长度。2.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于，所述立板垂直设置在底板上，所述斜筋、底板与立板之间呈直角三角形布置。3.根据权利要求1或2所述的更换装置，其特征在于，所述第一加强筋为一组，所述第一加强筋相互平行设置；所述第二加强筋为一组，所述第二加强筋相互平行设置。4.根据权利要求3所述的更换装置，其特征在于，所述第一加强筋的轴向方向与第二加强筋的轴向方向相垂直，所述第一加强筋与第二加强筋沿竖直方向的投影呈矩形。5.根据权利要求1~4任一项所述的更换装置，其特征在于，所述中部支架支撑板的四个顶点分别设置在支撑组件的立板的顶端且支撑组件能为中部支架支撑板提供支撑。6.根据权利要求1~5任一项所述的更换装置，其特征在于，所述中部支架支撑板包括中部第一支撑件、中部第一连接件、中部第二支撑件，所述中部第一支撑件与中部第二支撑件相互平行，所述中部第一支撑件与中部第一连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，付涌，毛代勇，刘刚，陈学孔，许新，郑晓东，谢晨雨，邵帅，杨可朋，何登，余鑫，叶伟，邓陆军，金纬，景光松，吴磊，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：