[發明專利]一種超聲速風洞二元撓性壁噴管型面檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710579945.7
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN109269436B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 楊洋;林學東;鄧吉龍;楊昕鵬;周波;涂清;羊璽;劉光遠;王瑞波;陳學孔;謝疆宇;周洪
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發明涉及航空航天風洞試驗領域。本發明針對現有技術存在的問題，提供一種檢測方法及裝置。采用該方法無論超聲速風洞二元撓性壁噴管側壁處于合攏時的工作狀態，還是處于打開時的檢修狀態，均能夠實現噴管型面的快速檢測，大大縮短了噴管型面檢測準備時間，有效地提高了噴管型面檢測效率，保證噴管型面測量結果的可靠性。所述基準坐標系建立是在激光跟蹤儀架設在噴管出口下游的獨立平臺上測量噴管上固定的點、線為前提；通過XOY面、XOZ面以及根據噴管出口法蘭面構建的平面為交點作為基準坐標系原點，通過該原點建立基準坐標系；并且上下壁板側邊沿空間坐標的測量方式為靶球同時緊貼噴管側壁以及上下壁板沿軸向移動測量。

技術領域

本發明涉及航空航天風洞試驗領域，尤其是一種超聲速風洞二元撓性壁噴管型面檢測方法及裝置。

背景技術

噴管是超聲速風洞的核心部段，噴管型面是獲得試驗馬赫數的關鍵，其變化不僅會導致實際試驗馬赫數的變化，同時也會對空間流場(全流場或局部流場)產生影響，這些都會影響試驗數據的可靠性。因此，需要定期對噴管型面進行檢測。

二元撓性壁噴管主要采用框架結構，結構示意圖如圖1、圖2所示，圖1中1為左右框架、2為支撐上下壁板執行機構的上下梁、3為上下壁板、4為上下壁板執行機構、5為左右側壁。圖2中3為上下壁板，4為上下壁板執行機構。其中，左右框架1為對稱、獨立的結構，通過與上下梁2的連接，組成二元撓性壁噴管的整體支撐框架。上下壁板3為撓性板，通過控制執行機構4的行程來控制撓性板的彎曲形狀使之與噴管氣動理論型面相吻合以得到不同馬赫數的噴管型面。左右側壁5為平行實壁。執行機構4一端通過各自的懸掛梁支承在上下梁2上，另一端通過鉸鏈方式與上下壁板3連接。左右壁板5通過螺栓分別與上下梁2連接。

目前，超聲速風洞二元撓性壁噴管型面檢測的主要設備是一種伺服控制跟蹤的激光干涉測量系統(簡稱：激光跟蹤儀)。激光跟蹤儀是球坐標測量系統，激光跟蹤儀跟蹤頭架設在一個固定位置，通過跟蹤一個內嵌角錐棱鏡的光學反射器(簡稱：靶球)，由激光干涉測距光路測量靶球到激光跟蹤儀的線性距離，由兩個角度傳感器測量靶球相對于跟蹤頭回轉中心的垂直角和水平角，即可實時給出靶球中心位置的空間坐標。

現有的二元撓性壁噴管型面檢測方法的主要缺點是：

檢測前準備工作及檢測后恢復工作工作量大。檢測前需要打開噴管左右側壁，側壁分別與上下梁采用螺栓連接，拆裝工作量大，同時，為了架設激光跟蹤儀跟蹤頭并盡可能保持其位置固定，需要在拉開后露出的下梁上安裝固定支架等輔助測量裝置。在噴管型面檢測結束后，輔助測量裝置拆除以及側壁合攏等工作均需花費大量的時間，極大的限制了噴管型面檢測工作開展的可選時間。

測量結果可靠性不高。由于激光跟蹤儀跟蹤頭架設在噴管下梁，在噴管型面更換時，由于執行機構動作產生的振動很有可能會導致跟蹤頭位置變化，如果不進行坐標系修正，很有可能影響噴管型面檢測結果的真實性。而每次型面檢測前均進行坐標系修正也是一項繁瑣的工作。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種超聲速風洞二元撓性壁噴管型面檢測方法及裝置。采用該方法無論超聲速風洞二元撓性壁噴管側壁處于合攏時的工作狀態，還是處于打開時的檢修狀態，均能夠實現噴管型面的快速檢測，大大縮短了噴管型面檢測準備時間，有效地提高了噴管型面檢測效率，保證噴管型面測量結果的可靠性。

本發明采用的技術方案如下：

一種超聲速風洞二元撓性壁噴管型面檢測方法包括：

通過激光跟蹤儀測量噴管上固定的點、線，并以此建立基準坐標系；

成型給定馬赫數對應的噴管型面并鎖緊；

通過靶球，激光跟蹤儀獲得整個噴管型面的空間坐標；

激光跟蹤儀進行數據處理后，與實測結果進行比對，確定實測噴管型面質量；