旋转开槽圆筒／可动翼段型阵风发生器制造技术

本发明专利技术提供一种阵风发生器，其包括：若干可动式翼段，彼此相隔一定距离；旋转开槽圆筒机构，其与所述的可动式翼段成组配置，二者之间相隔一定距离；驱动装置，用于驱动所述可动式翼段和所述旋转开槽圆筒机构。其能够对风洞的均匀来流产生可控可调并且可测量的扰动，来模拟真实大气中的阵风干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及一种新型的阵风发生器，其可以产生模式可 控、参数可调的各种阵风。
技术介绍
在一些场合需要人工阵风环境，例如 —空调机的出风口； -空气动力试验场所，尤其是风洞。目前已知的阵风发生方案，主要是利用翼片摆动来产生阵风。 这样的方案所产生的流场模式比较简单，主要是风向的变化，而风 速的变化不大，因而难于满足对流场环境的多样需要。例如，飞机等飞行器在大气中实际飞行时会遭遇各种阵风干 扰，出现左右摇摆、上下抛投、前后冲击和机身抖振等不利现象， 轻则干扰驾驶员的正常操纵和乘客的乘坐舒适性，重则影响飞行任 务的完成，甚至有可能危及到飞行安全。目前研究阵风响应问题一 般从两个方面考虑 一方面是通过理论计算，即在整个飞机的动力 学方程中加入理论的阵风模型(离散阵风或者连续大气紊流的功率 镨模型)，计算并分析飞机的阵风响应；另一方面则是风洞试验， 即用整个飞机或者单独机翼的缩比模型在风洞中做吹风试验。在后 者中，如果有适当的装置能够对风洞的均匀来流产生可控可调并且 可测量的扰动，来模拟真实大气中的阵风干扰，将会对研究阵风响 应问题提供很大的帮助。
技术实现思路
考虑到现有技术的上述问题，本专利技术人进行了深入研究，并提 出了一种旋转开槽圓筒/可动翼段型阵风发生器，其能够对风洞的均 匀来流产生可控可调并且可测量的扰动，来模拟真实大气中的阵风 干扰。根据本专利技术的一个方面，提供了一种阵风发生器，包括至少 两个可动式翼段，其彼此相隔一定距离；至少两个旋转开槽圆筒， 其分别与各所述可动式翼段成组配置；驱动装置，用于驱动所述可 动式翼段和所述旋转开槽圓筒机构，其中在成组配置的所述可动式 翼段和所述旋转开槽圆筒机构中，所述可动式翼段位于所述旋转开 槽圆筒机构的气流上游。本专利技术的有益效果主要体现在1. 本专利技术专利的旋转开槽圆筒机构产生阵风的理论原理新 颖有效，实现方法筒单易行；2. 本专利技术提供了多种工作模式可以选择，产生阵风的效果 可以进行比较；3. 本专利技术中，翼段摆角幅值、频率、旋转开槽圓筒距翼段 后缘距离、两组翼段之间距离、电机摇臂的长度、电机转速、旋转 开槽圆筒的几何尺寸(外径、开槽角度等)均为可调或可设计参 数，整个装置可调的组合参数较多，不仅可以研究各个参数的影 响，更能为风洞试验的阵风需求在范围、类型、强度、频率等各方 面提供较大的选择空间，因此能满足各种不同范围、类型、强度、 频率的试验阵风需求；4. 本专利技术专利设计了一套平面四连杆机构用来传动，精确 有效并且可靠性高；5. 本专利技术专利整体具有成本低、可靠性高、便于制造、使 用和研究等优点。附图说明图l是根据本专利技术的一 实施例的旋转开槽圆筒/可动翼段型阵风发生器的俯视结构示意图和流场示意图。图2是旋转开槽圆筒的理论计算模型原理图。图3是根据本专利技术的一实施例的旋转开槽圆筒/可动翼段型阵风发生器的整体结构图。图4是根据本专利技术的一实施例的可动翼段结构图(蒙板隐藏)。 图5是根据本专利技术的一实施例的旋转开槽圆筒结构图。 图6是图4所示的可动翼段的结构图(蒙板显示)。图7是根据本专利技术的一实施例的传动机构图。 图8是图7中四连杆传动机构的部分放大图。 图9是翼段安装示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式具体说明本专利技术的技术方案。如图3所示，根据本专利技术的一个实施例，旋转开槽圆筒/可动翼 段型阵风发生器包括成组的可摆动式翼段1和旋转开槽圆筒2以及与 它们配合的驱动装置、安装框架和测量装置；其中，相》据一实施 例，所述驱动装置包括电机7、连杆机构3、同步传动带4;安装框架 包括顶部固定板5和底部固定板6 。如图1所示，本专利技术的旋转开槽圆筒/可动翼段型阵风发生器的 工作原理为由电机7和连杆机构3驱动翼段1绕自身转轴做偏转运 动，电机7和同步传动带4驱动旋转开槽圆筒机构2绕自身转轴做连续 旋转运动，从而对上游的均匀自由来流进行模式(侧向阵风/纵向阵 风)可控、指标参数(阵风场区域范围/阵风速度幅值/频率等)精 确可调的各种扰动。上游的均匀自由来流可以由风机产生，如在空 调器的场合；上游的均匀自由来流也可以由风洞产生，例如用于模 拟例如飞机等真实飞行器在大气中实际飞行时遇到的各种连续或者 离散阵风情况，以便进一步研究飞行器的阵风载荷响应问题。根据本专利技术的一个具体实施例，可动翼段1的结构如图4和图6所 示，其包括若干肋板9和贯穿所述肋板的一主梁8，以及包覆在所述 若干肋板外的一层蒙板13。另请根据图3和图9所示的实施例，可动 翼段1的主梁8在翼段主梁端盖19处通过轴承21和轴承座20安装在顶 部固定板5和底部固定板6上。根据本专利技术的一个具体实施例，旋转开槽圆筒机构2的结构如图 5所示，其组成主要包括旋转开槽圆筒壁1 O和旋转开槽圆筒加强筋 11。其外径、壁厚、开槽角度等都是根据需用阵风的指标优化经CFD 计算确定的。翼段l的展长根据工作需要如风洞规格或模型尺寸来确 定，翼段l的弦长一般取为150咖至300mm。以翼段l的弦长为参考长 度，旋转开槽圆筒2的外径与翼段1厚度相同，即为翼段1弦长的15% 至20%。旋转开槽圆筒2的壁厚为其外径的6%至10%。开槽角度一般取 90° 。旋转开槽圆筒2通过设置在其两端的安装轴承12安装在顶部固 定板5和底部固定板6上。旋转开槽圆筒机构2与可动翼段l之间的距离、可动翼段l彼此之 间的距离等都是可以根据实际情况进行设计的，以便产生不同范围 不同强度的阵风。旋转开槽圓筒机构2与可动翼段l之间的距离越 小，装置在下游流场某点处所产生的侧向阵风扰动幅值就越大；两 组可动翼段l之间的距离越大，侧向扰动越小，但阵风的分布越均 匀，在一优选实施例中，翼段1之间的距离为翼段弦长的2倍。图7和图8显示了根据本专利技术的一个具体实施例，其中，在翼段l 中，还设有贯穿各肋板9的一翼段作动杆14，其与主梁8隔开一定距 离。各翼段1的翼段作动杆14之间通过一翼段连杆17相互连接，以实 现各翼段l的同步摆动。其中一翼段的翼段作动杆14通过一电机连杆 15与电机摇臂18相连。通过上述的平面四连杆机构，可将电机7输出 轴的转动转化为翼段l的周期性往复摆动。四连杆机构的摇臂18连在 电机7的输出轴上，通过连杆15与贯穿翼段1肋板的作动杆14相连。 由于各杆件长度设计的不同，在摇臂18随电机7旋转的 一个周期内， 通过连杆15带动翼段1 ，使翼段1刚好在设计的左右极限位置之间做 一次往复摆动。其摆动频率和电机7的转动频率相同，摆动角的范围 由摇臂18、连杆15、作动杆14的长度位置确定。通过调节电机摇臂 18长度和电机7的转速可以产生不同强度不同频率的阵风。根据本专利技术的一个具体实施例，如图7所示，通过同步带4及同 步带轮16将电机输出轴的转动传递为旋转开槽圆筒2的转动，电机7 转速可调，以l更产生不同频率的阵风。根据本专利技术的一个具体实施例，本专利技术的阵风发生器中还可该 置一个整流板，其将连杆机构3、同步带4等驱动装置隔离在翼段1和 旋转开槽圆筒2之下，避免复杂机构对气流产生不可控的附加干扰。此外，根据本专利技术的一个具体实施例，如图7、图8中所示的平 面四连杆机构中，电机连杆15、摇臂18、作动轴14之间的转动副部 分可以用铜模来实现。利用铜与铝之间摩擦系数小的特点代替轴承 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵风发生器，其特征在于，包括：　至少两个可动式翼段（１），其彼此相隔一定距离；　至少两个旋转开槽圆筒（２），其分别与各所述可动式翼段（１）成组配置；　驱动装置，用于驱动所述可动式翼段（１）和所述旋转开槽圆筒机构（２），其中在成组配置的所述可动式翼段（１）和所述旋转开槽圆筒机构（２）中，所述可动式翼段（１）位于所述旋转开槽圆筒机构（２）的气流上游。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志刚，楚龙飞，杨超，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]