[发明专利]一种旋转空气动力效应风洞试验的旋转驱动装置

说明书

一种旋转空气动力效应风洞试验的旋转驱动装置，涉及试验空气动力学领域；包括天平座、支杆、紫铜管、导流挡圈、涡轮套筒、叶片组和定位套筒；涡轮套筒沿轴向固定安装在定位套筒的轴向一端；支杆为阶梯型中空圆柱结构；支杆沿轴向固定安装在涡轮套筒和定位套筒的轴心位置；紫铜管为中空圆柱结构；紫铜管沿轴向固定安装在支杆的轴心处；叶片组固定套装在支杆与涡轮套筒之间；天平座沿轴向固定套装在支杆的窄径端外壁；且天平座的外壁与支杆宽径端外壁相同；导流挡圈套装在天平座的外壁，且导流挡圈位于天平座与支杆宽径端的连接处；本发明结构简单可靠，加工工艺简便易于实现，驱动效率高，可以使试验模型快速达到非常高的转速。

技术领域

本发明涉及一种试验空气动力学领域，特别是一种旋转空气动力效应风洞试验的旋转驱动装置。

背景技术

旋转飞行是炮弹、火箭弹和导弹等战术武器经常采用的一种飞行方式。枪弹、炮弹、火箭弹和末端防控导弹等战术武器通过高速旋转减小推力偏心、质量偏心、气动偏心对飞行的不利影响，提高落点精度。战术武器的旋转飞行也有不利影响，它会产生新的不对称气动力和力矩，使得飞行器的动态特性变得复杂。

“旋转空气动力效应”就是研究飞行器旋转所引起的绕流特性、气动性能的变化，以及这些变化对飞行器飞行性能的影响。弄清旋转空气动力效应的机理，给出其计算、测量和预估方法，对提高飞行器的设计水平有重要的意义。

旋转空气动力效应十分复杂，理论计算非常困难，计算结果可信度较低。所以，飞行器设计所需的气动性能数据主要靠风洞试验或飞行试验提供。此外，为了探索旋转空气动力效应的机理，弄清流动的物理特征，建立高质量的数学模型，以便更好地进行数值模拟，也必须以试验数据做基础。

获取旋转空气动力效应的试验数据有两种基本途径，一是在风洞中利用专用天平进行模型旋转测力试验；二是通过旋转模型自由飞试验反算出气动数据。目前大部分试验数据来源于第一条途径。

在风洞中开展旋转空气动力效应试验的主要特点是模型旋转，需要遵循的相似准则要求包括几何外形相似、来流马赫数Ma相等、雷诺数Re相等和缩减频率相等。相比于常规飞行器风洞试验，缩减频率是旋转空气动力效应研究的重要参数，旋转频率直接影响到因旋转诱导处的面外力/力矩的大小与方向。因此，风洞试验时必须模拟缩减频率这一相似参数。风洞试验模型一般比真实飞行器尺寸小，为了保证缩减频率与真实飞行器的相等，试验模型的转速会比真实飞行器的旋转速度高很多，弹类模型的转速可能高达三四万转/分。

旋转空气动力效应风洞试验除了满足常规测力试验要求外，还有以下问题：

1、模型要绕纵轴高速旋转，要求模型在天平杆上通过轴承支撑并轴向定位；

2、对于强迫旋转试验，模型内部需要有驱动模型旋转的动力装置，而且该装置应该结构简单，体积小，易于加工实现，操作控制简单。

3、模型必须保持动平衡，高速旋转状态下若存在动不平衡，会导致模型与天平系统损坏。

4、要求检测系统在检测记录天平载荷的同时，记录转速数据。

目前的风洞试验旋转驱动装置并没有很好的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种旋转空气动力效应风洞试验的旋转驱动装置，结构简单可靠，加工工艺简便易于实现，驱动效率高，可以使试验模型快速达到非常高的转速。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：