[发明专利]一种超声速风洞二元挠性壁喷管型面检测方法及装置

说明书

本发明涉及航空航天风洞试验领域。本发明针对现有技术存在的问题，提供一种检测方法及装置。采用该方法无论超声速风洞二元挠性壁喷管侧壁处于合拢时的工作状态，还是处于打开时的检修状态，均能够实现喷管型面的快速检测，大大缩短了喷管型面检测准备时间，有效地提高了喷管型面检测效率，保证喷管型面测量结果的可靠性。所述基准坐标系建立是在激光跟踪仪架设在喷管出口下游的独立平台上测量喷管上固定的点、线为前提；通过XOY面、XOZ面以及根据喷管出口法兰面构建的平面为交点作为基准坐标系原点，通过该原点建立基准坐标系；并且上下壁板侧边沿空间坐标的测量方式为靶球同时紧贴喷管侧壁以及上下壁板沿轴向移动测量。

技术领域

本发明涉及航空航天风洞试验领域，尤其是一种超声速风洞二元挠性壁喷管型面检测方法及装置。

背景技术

喷管是超声速风洞的核心部段，喷管型面是获得试验马赫数的关键，其变化不仅会导致实际试验马赫数的变化，同时也会对空间流场(全流场或局部流场)产生影响，这些都会影响试验数据的可靠性。因此，需要定期对喷管型面进行检测。

二元挠性壁喷管主要采用框架结构，结构示意图如图1、图2所示，图1中1为左右框架、2为支撑上下壁板执行机构的上下梁、3为上下壁板、4为上下壁板执行机构、5为左右侧壁。图2中3为上下壁板，4为上下壁板执行机构。其中，左右框架1为对称、独立的结构，通过与上下梁2的连接，组成二元挠性壁喷管的整体支撑框架。上下壁板3为挠性板，通过控制执行机构4的行程来控制挠性板的弯曲形状使之与喷管气动理论型面相吻合以得到不同马赫数的喷管型面。左右侧壁5为平行实壁。执行机构4一端通过各自的悬挂梁支承在上下梁2上，另一端通过铰链方式与上下壁板3连接。左右壁板5通过螺栓分别与上下梁2连接。

目前，超声速风洞二元挠性壁喷管型面检测的主要设备是一种伺服控制跟踪的激光干涉测量系统(简称：激光跟踪仪)。激光跟踪仪是球坐标测量系统，激光跟踪仪跟踪头架设在一个固定位置，通过跟踪一个内嵌角锥棱镜的光学反射器(简称：靶球)，由激光干涉测距光路测量靶球到激光跟踪仪的线性距离，由两个角度传感器测量靶球相对于跟踪头回转中心的垂直角和水平角，即可实时给出靶球中心位置的空间坐标。

现有的二元挠性壁喷管型面检测方法的主要缺点是：

检测前准备工作及检测后恢复工作工作量大。检测前需要打开喷管左右侧壁，侧壁分别与上下梁采用螺栓连接，拆装工作量大，同时，为了架设激光跟踪仪跟踪头并尽可能保持其位置固定，需要在拉开后露出的下梁上安装固定支架等辅助测量装置。在喷管型面检测结束后，辅助测量装置拆除以及侧壁合拢等工作均需花费大量的时间，极大的限制了喷管型面检测工作开展的可选时间。

测量结果可靠性不高。由于激光跟踪仪跟踪头架设在喷管下梁，在喷管型面更换时，由于执行机构动作产生的振动很有可能会导致跟踪头位置变化，如果不进行坐标系修正，很有可能影响喷管型面检测结果的真实性。而每次型面检测前均进行坐标系修正也是一项繁琐的工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种超声速风洞二元挠性壁喷管型面检测方法及装置。采用该方法无论超声速风洞二元挠性壁喷管侧壁处于合拢时的工作状态，还是处于打开时的检修状态，均能够实现喷管型面的快速检测，大大缩短了喷管型面检测准备时间，有效地提高了喷管型面检测效率，保证喷管型面测量结果的可靠性。

本发明采用的技术方案如下：

一种超声速风洞二元挠性壁喷管型面检测方法包括：

通过激光跟踪仪测量喷管上固定的点、线，并以此建立基准坐标系；

成型给定马赫数对应的喷管型面并锁紧；

通过靶球，激光跟踪仪获得整个喷管型面的空间坐标；

激光跟踪仪进行数据处理后，与实测结果进行比对，确定实测喷管型面质量；