低速风洞绳牵引并联机构支撑的模型气动载荷测量研究

摘要

将绳牵引并联机构应用于低速风洞模型支撑是近年来随着并联机构与力控制技术发展而提出的一种新概念。它作为一种新式支撑具有传统支撑不可比拟的优势。然而目前对于这种“软式”支撑的实验研究还处于起步阶段，鲜见有关该类支撑风洞吹风的试验结果。本文对此开展了相关研究，提出通过测量牵引绳拉力变化解算实验模型风洞吹风试验所承受的气动载荷的方法，并构建了测力系统，通过风洞吹风试验对实验模型气动参数的获取方法进行了初步的验证。 本文的主要工作如下： 首先，针对风洞传统支撑的方式及其缺点，分析了传统的风洞试验中模型气动参数的测量方法，阐述了绳牵引并联机构用做风洞试验支撑系统的诸多优势，体现了本文研究的背景和意义。 其次，对绳牵引并联支撑系统进行静力学分析，以此建立了此类支撑系统进行风洞试验时实验模型气动载荷的数学模型，提出了通过测量绳系拉力求得模型空气动力参数的解算方法，并运用Matlab工具软件编写了相应的解算程序。 接着，为WDPSS-8样机设计加工了便于测量绳拉力和保证运动控制精度的滚珠丝杆绳牵引组件；同时利用SolidWorks软件设计制作了适用于本文风洞试验的飞机模型，并在MATLAB环境下构造了机身的样条曲线函数，为解决运动控制时发生模型与绳干涉的问题提供理论参考。 在上述工作的基础上，本文设计与构建了牵引绳系的测力系统，在VB环境下编制了相应的数据采集处理程序，并对所建立的测力系统进行了标定。 最后本文将WDPSS-8样机置于一开口式低速回流风洞中进行吹风实验，在获取模型处于不同姿态角时各牵引绳的拉力变化后，解算出实验模型在不同风洞吹风条件下所承受的各种空气动力载荷参数。风洞试验的结果表明，绳牵引并联机构用于风洞试验支撑是有效可行的。 本文的研究为绳牵引并联机构在风洞试验中的应用打下理论与实践基础，并为绳牵引并联机构在其它领域的应用提供了参考。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1风洞试验的模型支撑方式

1.2目前风洞试验模型气动载荷的测量方法

1.3本文研究的主要内容

第二章 WDPSS实验模型气动载荷的数学建模与解算

2.1绳牵引并联机构及其结构参数

2.2机构静力学分析

2.3吹风试验模型气动参数的解算

2.4本章小结

第三章原理样机的绳牵引组件及飞机模型

3.1绳牵引组件的改进

3.2飞机模型的设计制作

3.3飞机模型机身轮廓函数的构造

3.4本章小结

第四章 绳牵引并联支撑系统中实验模型测力系统的实现

4.1测力系统的硬件组成

4.2测力系统的软件部份

4.3测力系统的标定

4.4本章小结

第五章绳牵引并联支撑系统的风洞试验

5.1风洞试验

5.2风洞试验结果与分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文目录

致 谢

附录