一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验装置

摘要

本发明属于水陆两栖飞机、水上飞机等水面飞行器的水动力试验技术领域，涉及一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验装置；本发明能够保证模型的滚转角、纵倾角及相对位置不发生变化，可以测量模型重心处三个方向的力和力矩，测量模型垂尾处的垂向受力情况，通过模型前后安装的摄像系统对模型在试验过程中的水面状况进行了记录，对后续分析模型的喷溅情况提供的支撑，同时调整简单，易于操作。

说明书

技术领域

本发明属于水陆两栖飞机、水上飞机等水面飞行器的水动力试验技术领域，涉及一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验装置。

背景技术

目前随水面飞行器使用范围要求的提高，水面飞行器在海洋或湖泊中的抗浪性要求逐渐提高，从而对水面飞行器结构设计和强度校核也提出更高的要求，因此需要通过模型试验得到较为精确的水面飞行器撞浪载荷用于水面飞行器的结构设计和强度校核。目前主要采用的试验为水面飞行器全机无动力模型撞浪载荷水池缩比模型试验，通过飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验，可以准确的得到模型在波浪条件下撞浪后的力和力矩以及底部压力值，由此更准确地预报水面飞行器在波浪水面条件下撞浪后的载荷情况。目前尚未有一种实用的水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验装置。

发明内容

本发明的目的：本发明的目的就是针对现阶段对水面飞行器结构设计和强度校核的要求，而设计的用于水面飞行器全机无动力模型撞浪载荷水池缩比模型试验的一套试验装置。

本发明的技术方案：一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验装置，包括六分力天平2、重心处碳纤维管4、碳纤维管端头固定件6、拉压传感器9、垂尾处碳纤维管11、SHF支撑座13、中央测桥14、全机无动力模型21；全机无动力模型21上重心处和垂尾处设置两处连接点，分别与六分力天平2和拉压传感器9进行连接，六分力天平2另一端通过重心处碳纤维管4和碳纤维管端头固定件6与中央测桥14进行连接，拉压传感器9另一端通过垂尾处碳纤维管11和SHF支撑座13与中央测桥14进行连接，其特征在于，在全机无动力模型21上重心处和垂尾处设置两处连接点，增加模型-天平铰接装置1和拉压传感器-尾翼铰接装置8分别与六分力天平2和拉压传感器9进行连接，六分力天平2另一端增加天平-滑动杆转接件3、滑车5，通过天平-滑动杆转接件3、重心处碳纤维管4、滑车5和碳纤维管端头固定件6与中央测桥14进行连接，拉压传感器9另一端增加压传感器-垂尾处碳纤维管连接板10、垂尾滑动装置12，通过拉压传感器-垂尾处碳纤维管连接板10、垂尾处碳纤维管11、垂尾滑动装置12和SHF支撑座13与中央测桥14进行连接，增加机翼固定装置7用于限制模型在试验过程中发生滚转。

所述全机无动力模型21通过模型-天平铰接装置1和拉压传感器-尾翼铰接装置8来调整模型纵倾角度，通过调整碳纤维管4在滑车5上的相对位置和中央测桥14离水面的高度来调整模型距离水面的高度。

所述全机无动力模型21的相对位置不发生改变，六分力天平2、数据采集系统18用于测量全机无动力模型21在撞浪试验过程中重心处受到的的力和力矩；拉压传感器9、数据采集系统18用于测量全机无动力模型21在撞浪试验过程中垂尾处垂直方向的受力情况，后续通过换算得到模型的整体受力情况。

所述全机无动力模型撞浪载荷水池试验装置还包括录像系统15、录像机固定支架16和录像控制系统17；录像系统15在全机无动力模型的前方和后方，并通过录像机固定支架16与拖车及控制系统20刚性相连，保证试验过程中录像系统不发生颤动。

所述数据采集系统18放置在拖车及控制系统20内，中央测桥14用于滑车5和垂尾滑动装置12与拖车及控制系统20的连接，并可以进行精确的高度调整。

所述模型-天平铰接装置1限制了模型在试验过程中的滚转角度，在进行安装前可以调整好模型的滚转角；模型-天平铰接装置1和拉压传感器-尾翼铰接装置8来调整模型纵倾角度；通过调整碳纤维管4在滑车5上的相对位置和中央测桥14离水面的高度来调整模型距离水面的高度。

所述碳纤维管4与滑车5的滚动连接进行模型重心位置的垂向调节；垂尾处碳纤维管11与垂尾滑动装置12的滚动连接进行模型垂尾处的垂向调节。

所述试验装置可以测量模型重心处三个方向的力和力矩，通过模型重心处安装的六分力天平2来测量模型在试验过程中垂向、纵向和横向的受力；俯仰、滚转和偏航的力矩情况。

本发明的有益效果：本发明能够保证模型的滚转角、纵倾角及相对位置不发生变化，可以测量模型重心处三个方向的力和力矩，测量模型垂尾处的垂向受力情况，通过模型前后安装的摄像系统对模型在试验过程中的水面状况进行了记录，对后续分析模型的喷溅情况提供的支撑，同时调整简单，易于操作。针对现阶段对水面飞行器结构设计和强度校核的要求，而设计的用于水面飞行器全机无动力模型撞浪载荷水池缩比模型试验的一套试验装置，通过本发明装置能够较好的保持飞机试验过程中的稳定性以及提高试验结构的准确性。

附图说明

图1水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验装置示意图

图2模型-天平铰接装置示意图

图3天平-滑动杆转接件示意图

图4滑车示意图

图5碳纤维管端头固定件示意图

图6机翼固定装置示意图

图7拉压传感器-尾翼铰接装置示意图

图8尾部滑动装置示意图

图9拖车中央测桥截面示意图

图10录像机固定支架示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1-10所示，一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验装置，包括模型-天平铰接装置1、六分力天平2、天平-滑动杆转接件3、重心处碳纤维管4、滑车5、碳纤维管端头固定件6、机翼固定装置7、拉压传感器-尾翼铰接装置8、拉压传感器9、拉压传感器-垂尾处碳纤维管连接板10、垂尾处碳纤维管11、垂尾滑动装置12、SHF支撑座13、中央测桥14、录像系统15、录像机固定支架16、录像控制系统17、数据采集系统18、中央测桥控制系统19、拖车及控制系统20、全机无动力模型21；全机无动力模型21上重心处和垂尾处设置两处连接点，分别与六分力天平2和拉压传感器9进行连接，六分力天平2另一端通过重心处碳纤维管4和碳纤维管端头固定件6与中央测桥14进行连接，拉压传感器9另一端通过垂尾处碳纤维管11和SHF支撑座13与中央测桥14进行连接在全机无动力模型21上重心处和垂尾处设置两处连接点，增加模型-天平铰接装置1和拉压传感器-尾翼铰接装置8分别与六分力天平2和拉压传感器9进行连接，六分力天平2另一端增加天平-滑动杆转接件3、滑车5，通过天平-滑动杆转接件3、重心处碳纤维管4、滑车5和碳纤维管端头固定件6与中央测桥14进行连接，拉压传感器9另一端增加压传感器-垂尾处碳纤维管连接板10、垂尾滑动装置12，通过拉压传感器-垂尾处碳纤维管连接板10、垂尾处碳纤维管11、垂尾滑动装置12和SHF支撑座13与中央测桥14进行连接，增加机翼固定装置7用于限制模型在试验过程中发生滚转。

试验过程中全机无动力模型21的相对位置不发生改变。六分力天平2、数据采集系统18用于测量全机无动力模型21在撞浪试验过程中重心处受到的的力和力矩；拉压传感器9、数据采集系统18用于测量全机无动力模型21在撞浪试验过程中垂尾处垂直方向的受力情况，后续通过换算得到模型的整体受力情况。

全机无动力模型撞浪载荷水池试验装置还包括录像系统15、录像机固定支架16和录像控制系统17。录像系统15在全机无动力模型的前方和后方，并通过录像机固定支架16与拖车及控制系统20刚性相连，保证试验过程中录像系统不发生颤动。

数据采集系统18放置在拖车及控制系统20内，中央测桥14用于滑车5和垂尾滑动装置12与拖车及控制系统20的连接，并可以进行精确的高度调整。试验过程中能够保证模型的滚转角、纵倾角及相对位置不发生变化，同时调整简单，易于操作，模型-天平铰接装置1限制了模型在试验过程中的滚转角度，在进行安装前可以调整好模型的滚转角；模型-天平铰接装置1和拉压传感器-尾翼铰接装置8来调整模型纵倾角度；通过调整碳纤维管4在滑车5上的相对位置和中央测桥14离水面的高度来调整模型距离水面的高度。

试验过程中碳纤维管4与滑车5通过碳纤维管端头固定件6固定连接在中央测桥14上；垂尾处碳纤维管11与垂尾滑动装置12通过SHF支撑座13固定连接在中央测桥14上。试验过程中由于中央测桥14与拖车的相对位置不发生变化，保证了模型的相对位置不发生变化。

模型重心位置的垂向调节都是通过碳纤维管4与滑车5的滚动连接进行的，操作简单；模型垂尾处的垂向调节是通过垂尾处碳纤维管11与垂尾滑动装置12的滚动连接进行的，操作简单。

模型离水面的高度是通过中央测桥14的垂向升降来完成，操作简单。

试验装置可以测量模型重心处三个方向的力和力矩，通过模型重心处安装的六分力天平2来测量模型在试验过程中垂向、纵向和横向的受力；俯仰、滚转和偏航的力矩情况。

该试验装置可以测量模型垂尾处的垂向受力情况，通过模型垂尾处安装的拉压传感器9来测量模型在试验过程中垂向的受力情况。

试验过程的记录全面，通过模型前后安装的摄像系统对模型在试验过程中的水面状况进行了记录，对后续分析模型的喷溅情况提供的支撑。