专利名称：保证机翼摇滚实验重复性的尖部人工扰动方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种航空航天领域的风洞实验方法，特别是涉及一种保证机翼摇滚动 态实验结果可重复的风洞实验方法相关配套装置。
背景技术：
现代战机和战术导弹的设计，都将机动性和敏捷性列为重要的技术指标。为实现 高机动性和高敏捷性，通常要求飞行器做大攻角飞行，而飞行器一旦进入大攻角飞行状态， 由于前体或机翼旋涡分离流的强烈诱导作用，将导致飞行器产生一系列不可控的非线性飞 行现象，机翼摇滚便是其中一种很典型的运动形式。发生机翼摇滚以后，飞行器出现以绕自 身体轴大振幅滚转振荡为主要特征的自激振荡运动，这是一种稳定的极限环振荡，严重影 响飞行器的飞行性能，且极容易导致飞行器进一步进入失速、尾旋等危险状态，严重威胁飞 行安全。在飞行器的实际飞行中，飞行器前体和机翼本身的旋涡流动都可能诱发机翼摇滚， 但还是以前体涡诱导的机翼摇滚现象居多，因为现代飞行器大都具有十分细长的前机身， 如图1所示。由细长旋成体大攻角非对称涡的静态实验研究可知，非对称涡对旋成体尖部扰动 十分敏感，模型加工公差引起的尖部微小扰动即可触发非对涡的产生，参见文献1。由于加 工工差分布的随机性，导致在模型前机身尖部的自然扰动的分布具有随机性，因而引起非 对称涡的随机性，从而引起实验结果的不重复。而非对称涡又对前体涡诱导的机翼摇滚具 有十分重要的影响，因而可以预测模型尖部微扰动对机翼摇滚也将具有一定影响。然而，对 于前体尖部微扰动对机翼摇滚影响的研究目前尚未见到公开报道。本发明提出通过在模 型尖部施加小的人工扰动来抑制加工公差引起的自然扰动，从而保证机翼实验结果的重复 性，并通过实验证实其有效性。参考文献1. Deng,X. Y. ,Wang, G. , et al. ,A Physical Model of Asymmetric Vortices Flow Structure in Regular State overSlender Body at High Angle of Attack,Science in China E，2003，46 (6) :561_57
发明内容
本发明的目的在于，通过在飞机模型前体设置微小的人工扰动，从而抑制加工公 差引起的自然扰动，从而保证带细长机身的模型机翼摇滚实验结果的重复性。首先，在飞机实验模型的前机身尖部黏贴微小的人工扰动，然后再进行机翼摇滚 实验，该人工扰动在模型上的位置为已知。基于上述方法的机翼摇滚实验，可以保证同样外 形的实验模型的实验结果具有重复性。采用的人工扰动可以为三角块、微球型颗粒等，扰动的黏贴位置应尽量靠前但不 要超过尖部。如果为球型颗粒，球外缘线要与模型尖部母线相切并尽量靠前，球型颗粒大小 以直径0. 2mm为宜，稍大也可。为了黏贴扰动的方便和易于改变扰动周向位置，可以将模型
3前体尖部附近一段与其后部断开形成一独立的旋转头。鉴于人工扰动十分微小，将该扰动黏贴到模型上很困难，因此为了黏贴准确需要 专门的扰动黏贴装置。专门的扰动黏贴装置包括以下主要部件(XD摄像头、扰动黏贴支架 和显示器。工作方式为将模型前体微小旋转头固定在扰动黏贴支架上，通过固定上支架上 的CCD摄像头将旋转头及微小扰动放大显示在显示器上，从而可参照显示器上的扰动位置 来进行扰动黏贴操作。图2给出了无人工扰动时，机翼摇滚的振幅随旋转头周向角的变化。该实验使用 同样的实验模型，分别使用两个同样外形但分开加工的旋转头。可见对于两种情况下，实验 自身的重复性都很好(实验riml和rim2重复很好)，但两个头的实验结果不重复(图2a 和b不重复)。该结果表明机械加工造成的加工公差的随机性引起了机翼摇滚实验结果的
不可重复。图3给出了加上无人工扰动后，机翼摇滚的振幅随旋转头周向角的变化。该实验 也使用同样的实验模型，分别使用两个同样外形但分开加工的旋转头，黏贴同样形状的人 工扰动。可见对于两种情况下，实验自身的重复性都很好(实验riml和rim2重复很好)， 而且两个旋转头的实验结果也是重复的(图2a和b变化趋势可重复)。该结果表明人工扰 动可保证机翼摇滚实验结果可重复。


图1翼身组合体机翼摇滚时间历程图2无人工扰动情况下，机翼摇滚最大振幅随旋转头周向角的变化图3加人工扰动，最大振幅随头部头部扰动周向角的变化图4三角块人工扰动，图中尺寸为mm图5粘贴有陶瓷小颗粒的旋转头图6人工扰动黏贴装置
具体实施例方式示例 1图3给出了黏贴三角块扰动的示意图。扰动要尽量靠近尖部，三角块扰动夹角要 小于模型母线夹角。示例 2图4给出了黏贴陶瓷球型颗粒扰动的示意图。球外缘线要与模型尖部母线相切并 尽量靠前，球型颗粒大小以直径0. 2mm为宜，稍大也可。扰动黏贴装置示例图5给出了扰动黏贴装置示例。
权利要求
一种保证机翼摇滚实验结果具有重复性的风洞实验方法及相关配套装置。主要特征在于在飞机实验模型的前机身尖部黏贴微小的人工扰动，然后再进行机翼摇滚实验，该人工扰动在模型上的位置为已知。基于上述方法的机翼摇滚实验，可以保证同样外形的实验模型的实验结果具有重复性。鉴于人工扰动十分微小，将该扰动黏贴到模型上很困难，因此为了黏贴准确需要专门的扰动黏贴装置。
2.根据权利要求1所示方法，采用的人工扰动可以为三角块、微球型颗粒等，扰动的黏 贴位置应尽量靠前但不要超过尖部。如果为球型颗粒，球外缘线要与模型尖部母线相切并 尽量靠前，球型颗粒大小以直径0. 2mm为宜，稍大也可。
3.根据权利要求1所示方法，为了黏贴扰动的方便和易于改变扰动周向位置，可以将 模型前体尖部附近一段与其后部断开形成一独立的旋转头。
4.根据权利要求1、2及3所示方法，专门的扰动黏贴装置包括以下主要部件CCD摄像 头、扰动黏贴支架和显示器。工作方式为将模型前体微小旋转头固定在扰动黏贴支架上， 通过固定上支架上的CCD摄像头将旋转头及微小扰动放大显示在显示器上，从而可参照显 示器上的扰动位置来进行扰动黏贴操作。
全文摘要
一种保证机翼摇滚实验结果具有重复性的风洞实验方法及相关配套装置。具体方法为，在飞机实验模型的前机身尖部黏贴微小的人工扰动，然后再进行机翼摇滚实验，该人工扰动在模型上的位置为已知。基于上述方法的机翼摇滚实验，可以保证同样外形的实验模型的实验结果具有重复性。鉴于人工扰动十分微小，将该扰动黏贴到模型上很困难，因此为了黏贴准确本发明给出了专门的扰动黏贴装置。
文档编号G01M9/02GK101986121SQ20101018197
公开日2011年3月16日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者李岩, 王延奎, 邓学蓥, 马宝峰 申请人:北京航空航天大学