[发明专利]一种大风攻角下三自由度耦合振动的风洞实验装置

权利要求书

1.一种大风攻角下三自由度耦合振动的风洞实验装置，包括水平板弹簧(1)、竖向板弹簧(2)、轴承(3)、刚性吊臂(4)、线性拉伸弹簧(5)、转动铰(6)、竖向支撑杆(7)、风洞α转动机构(8)、连接杆(9)、刚性试验模型(10)、连接件(11)和螺栓(12)；其特征在于，所述水平板弹簧(1)端部通过螺栓(12)与竖向支撑杆(7)固结，水平板弹簧(1)的自由端通过转动铰(6)与竖向板弹簧(2)相连，水平板弹簧(1)和竖向板弹簧(2)的长度可以在连接件(11)处进行调整，上下两根水平板弹簧(1)形成竖向弹性支撑系统，两片竖向板弹簧(2)形成横向弹性支撑系统；轴承(3)垂直穿过两片竖向板弹簧(2)的中心并与其固定，轴承(3)的内圈与连接杆(9)固定，刚性试验模型(10)两端分别与连接杆(9)固结，以保证模型在扭转运动时连接杆(9)在轴承(3)处自由转动，不会引起水平板弹簧(1)和竖向板弹簧(2)的扭转；刚性吊臂(4)在其中心处与连接杆(9)固结，以确保刚性吊臂(4)与试验模型(10)同步扭转运动，四根线性拉伸弹簧(5)对称布置于刚性吊臂(4)的两端，且保证线性拉伸弹簧(5)在刚性吊臂(4)上的偏心距等于竖向板弹簧(2)长度的一半，即线性拉伸弹簧(5)的倾斜角为45°，刚性吊臂(4)与四根线性拉伸弹簧(5)形成扭转支撑系统；竖向支撑杆(7)固定于风洞α转动机构(8)的圆环上，调节风洞α转动机构(8)可将上述风洞装置转动至特定风攻角姿态。

2.如权利要求1所述的大风攻角下三自由度耦合振动的风洞实验装置，其特征在于，根据振动测试的需要，所述水平板弹簧(1)在竖向支撑杆(7)上的支撑方式构成悬臂型装置和简支型装置两种，其中，悬臂型装置适用于竖向振幅大、模型质量较轻的测试工况；简支型装置适用于竖向振幅较小、模型质量大的测试工况；悬臂型装置和简支型装置的竖向板弹簧(2)和线性拉伸弹簧(5)的布置方式完全相同，具体布置方式可根据实际测试需求进行选择。

3.如权利要求1所述的大风攻角下三自由度耦合振动的风洞实验装置，其特征在于，所述的水平板弹簧(1)和竖向板弹簧(2)的长度及断面尺寸，根据刚性试验模型(10)的设计目标质量、竖向和侧向频率确定。

4.如权利要求1所述的大风攻角下三自由度耦合振动的风洞实验装置，其特征在于，所述的线性拉伸弹簧(5)的刚度系数及其在刚性吊臂(4)上的悬挂位置，根据刚性试验模型(10)的设计目标转动惯量和扭转频率确定。