[发明专利]一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用

说明书

本发明涉及一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用。所述级间动态分离装置包括外套筒、设置在外套筒内的活塞杆、设置在活塞杆的一端用于驱动活塞杆沿轴向方向往复运动的气缸驱动装置和设置在活塞杆的另一端的曲柄连杆机构；曲柄连杆机构包括相对设置的两个曲柄连杆部件，曲柄连杆部件包括相连接的曲柄和连杆，连杆的一端连接在活塞杆上，曲柄的一端连接在外套筒上；气缸驱动装置通过驱动活塞杆沿轴向方向往复运动带动曲柄连杆机构向曲柄连杆机构的周边扩张运动或向曲柄连杆机构的中部收缩运动。本发明中的分离装置分离速度快、可靠性高、使用效率高，不会干涉分离后分离体级模型在流场中自由运动的过程。

技术领域

本发明属于高超声速风洞模型级间动态分离试验技术领域，尤其涉及一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用。

背景技术

目前某些高超声速飞行器采用主体级和分离体级串联的布局方式，在主体级和分离体级的高超声速分离过程中，主体级和分离体级之间存在着复杂的流动现象，并伴随着相互干扰，严重影响到主体级和分离体级的气动特性和飞行姿态，甚至影响到分离方案的成败。因此，分离影响的大小如何、是否会造成主体级和分离体级在分离过程中发生碰撞而导致分离失败，需要进行相关风洞试验进行预先研究。

风洞模型级间动态分离试验过程中，主体级和分离体级首先保持一个整体，待风洞启动且来流平稳后开始分离，测量分离过程中模型研究位置的瞬态压力或气动力，同时用高速摄像方法实时记录下分离的动态过程。

风洞模型级间动态分离试验作为研究高超声速飞行器分离过程的重要手段，可以模拟分离过程中飞行器主体(主体级)和分离体(分离体级)的飞行姿态及相互位置关系，通过相应的测力、测压及高速摄像，可以获得飞行器主体和分离体在分离过程中的气动特性，及其分离轨迹。可为飞行器分离方案设计提供准确、可靠的试验数据，降低风险；同时，也可以评估现有高超声速飞行器分离方案的合理性和安全性。

研制风洞模型级间动态分离装置是建立风洞模型级间动态分离试验技术的关键技术之一，但是，目前，还未见有能在高超声速风洞试验环境下实现模型主体级和分离体级快速分离的分离装置的相关报道。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种高超声速风洞模型级间动态分离装置及其应用。本发明中的级间动态分离装置能实现高超声速风洞试验中模型主体级和分离体级之间的快速分离，分离速度快，可靠性高，本发明中的级间动态分离装置不会干涉分离后分离体级模型在流场中自由运动的过程。

为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种高超声速风洞模型级间动态分离装置，所述级间动态分离装置包括外套筒、设置在所述外套筒内的活塞杆、设置在所述活塞杆的一端用于驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动的气缸驱动装置和设置在所述活塞杆的另一端的曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构包括相对设置的两个曲柄连杆部件，所述曲柄连杆部件包括相连接的曲柄和连杆，所述连杆的一端连接在所述活塞杆上，所述曲柄的一端连接在所述外套筒上；所述气缸驱动装置通过驱动所述活塞杆沿轴向方向往复运动带动所述曲柄连杆机构向所述曲柄连杆机构的周边扩张运动或向所述曲柄连杆机构的中部收缩运动。

优选地，所述气缸驱动装置包括气缸和设置在所述气缸内的气缸活塞，所述气缸活塞的一端伸出所述气缸与所述活塞杆连接。

优选地，所述活塞杆通过联轴器和连接头与所述气缸活塞连接；所述连接头的一端与所述气缸活塞连接，所述连接头的另一端与所述联轴器连接。

优选地，所述气缸驱动装置内设置有气缸供气控制结构，所述气缸供气控制结构包括连接在所述气缸的轴向方向的两侧的第一气管和第二气管；所述第一气管上设置有用于控制所述第一气管充气或排气的第一电磁阀，所述第二气管上设置有用于控制所述第二气管充气或排气的第二电磁阀。

优选地，所述活塞杆设置有所述气缸驱动装置的一端设置有平键，所述外套筒上开设有与所述平键相配合的平键槽。