用于馬格努斯效應風洞試驗的強迫旋轉裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于馬格努斯效應風洞試驗的強迫旋轉裝置，屬于風洞試驗技術領域、試驗空氣動力學領域。
【背景技術】
[0002]“馬格努斯效應”指當飛行器在有攻角飛行狀態時，由于繞體軸的旋轉運動與橫向流動的作用，所受到的垂直于來流和轉軸的側向氣動力及力矩效應。馬格努斯力雖然量值不大，但對不同飛行馬赫數和不同攻角條件下的旋轉彈的動穩定性有重要影響。
[0003]在飛行中繞自身彈體軸線旋轉的戰術火箭彈分為兩類，一類是無控旋轉彈，一類是有控(鴨舵控制)旋轉彈。在1.2米量級風洞內進行試驗時，受風洞流場均勻區的限制，模型尺寸較小。對于大長徑比的旋轉彈，若要滿足試驗要求，傳統解決方法是截短彈體等直段的長度，并將模型直徑盡量做大。這種方法基于忽略氣流經過長度不等的彈身后對尾翼影響的差異，這種方法經過理論計算和實彈射擊證明是比較可靠的。而對于大長徑比的有控旋轉彈，由于鴨舵的存在，有攻角時，鴨舵會對尾翼產生洗流，洗流的狀態也隨彈身長短的不同有著不可忽略的變化，因此對于大長細比有控火箭彈截短彈身等直段長度的方法并不可取。另外，若將模型做大，保證長徑比不變，試驗模型長度就會隨之增大，但這樣只能減小攻角范圍，并不能達到型號設計方案的要求。
[0004]在現今1.2米量級風洞的馬格努斯效應試驗裝置大多是針對小長徑比旋轉彈的自旋轉試驗，即通常使用尾支撐方式，模型內部安裝測力天平，測量吹風時模型受到的氣動力和力矩，在試驗模型內部設計軸承結構，使得導彈或旋轉尾翼可以自由旋轉，部分地模擬導彈飛行時的旋轉效應，這種方法有兩個不足:1)轉速難以真實模擬；2)導彈轉速隨攻角變化而變化即轉速不穩定。
[0005]對于少量的強迫旋轉試驗，國內外主要采用以下幾種驅動模型旋轉的方法:
[0006]I)渦輪驅動。用裝在支桿上的噴嘴噴出的高速氣流推動渦輪，從而使與渦輪連在一起的模型旋轉，其特點是需用功率較少，結構復雜，氣動數據測量采用增速法有噴氣影響，減速法經濟性不好，多用于單獨彈體試驗。
[0007]2)吹氣驅動。在翼面側向安裝一個可以對翼面垂直吹氣的裝置，高壓氣經噴嘴產生的射流強迫翼面帶動模型旋轉，其特點是結構復雜，氣動數據測量采用增速法有噴氣影響，減速法經濟性不好，僅適用于有翼面的組合體模型。
[0008]3)電機驅動。一般采用轉速可以控制的氣動電動機、變頻電動機或一般電動機，經減速后驅動模型旋轉。電動機一般放在風洞外，經過傳動軸來驅動模型，電動機尺寸不受限制，功率大，傳動結構復雜，多用于翼面阻尼大的模型試驗。電動機也放在風洞內直接與模型連接，但電動機尺寸必須很小，多用于小長徑比的無控旋轉模型；到目前為止，在大長徑比的有控旋轉彈模型上并沒有得到應用。
【發明內容】
[0009]本實用新型旨在通過解決大長徑比的有控旋轉彈模型內部空間局限難以放置驅動控制機構、控制測量系統的走線空間裕度不足以及模型旋轉的動平衡性能不穩定等問題，設計一種適用于1.2米量級風洞馬格努斯效應試驗的強迫旋轉裝置。
[0010]本實用新型提供一種用于馬格努斯效應風洞試驗的強迫旋轉裝置，通過兩個不同位置安放的配重環，解決了旋轉動平衡問題；通過模塊化設計，方便更換部件和改變試驗狀態；通過馬格努斯專用天平的設計，解決了馬格努斯效應數據精度問題和電機控制系統的走線問題；通過選取和設置合適的軸承和電機控制系統，實現了在1.2米量級風洞中進行長徑比為20以上的有控旋轉彈模型馬格努斯效應的強迫旋轉試驗。
[0011]本實用新型的用于馬格努斯效應風洞試驗的強迫旋轉裝置包括旋轉部分、控制旋轉部分、測力天平和支撐桿，所述旋轉部分包括一個試驗模型形狀的空腔的殼體，并在所述殼體上配置有配重部件，所述控制旋轉部分安裝于所述殼體的空腔內，其包括法蘭套環、固定套筒和電機控制系統，所述電機控制系統通過所述法蘭套環安裝在所述固定套筒內，所述電機控制系統的電機傳動軸穿過所述法蘭套環與所述殼體緊固相連，所述支撐桿經由所述測力天平與所述固定套筒相連，所述固定套筒與所述殼體之間配置有軸承。
[0012]優選所述旋轉部分的空腔殼體通過彈頭、空腔的彈身、前舵和尾翼以能夠自由拆裝的方式組裝而成，所述彈身具有兩個開口的空腔，朝前方開口的空腔在組裝上所述彈頭后形成封閉空腔，其內配置有一個所述配重部件，朝向后方開口的空腔內配置有所述控制旋轉部分，所述電機的傳動軸穿過所述法蘭套環緊固在兩個空腔之間的腔壁上，所述固定套筒與所述空腔的彈身的內壁之間配置有兩組軸承。
[0013]優選所述配重部件為配重環，在所述彈身外壁上設有一個安裝所述配重環的凹槽，所述配重環配置在所述凹槽內后，利用蓋板蓋上，以保證整個所述彈身外形平整。
[0014]優選所述測力天平為結構中空的四分量或五分量專用風洞天平，所述支撐桿也是中空的，以便所述電機控制系統和所述測力天平的信號線能夠與風洞外的測控系統連接。
[0015]優選所述電機控制系統包括減速器、電機和編碼器，能夠控制和調節所述旋轉部分的旋轉速率。
[0016]優選所述配重部件的材料為鉛
[0017]本實用新型通過將試驗模型彈體做成中空，并通過合理化布局，很好地解決了在1.2米量級風洞內進行馬格努斯試驗時，受風洞流場均勻區的限制，模型尺寸較小而難以采用強迫旋轉方式精確控制模型旋轉的難題。
[0018]本實用新型與現有技術相比的優點如下:
[0019]1.本實用新型能夠滿足長徑比為20以上的有控旋轉彈在1.2米量級風洞中進行強迫旋轉馬格努斯效應試驗的要求。
[0020]2.本實用新型采用微型電機驅動方式，模塊化設計，結構簡單，裝置不同部位的拆裝及內部檢查自由方便，且易于操作和控制。
[0021]3.本實用新型設計兩個不同位置和裝配方式的配重環，采用去料的方式調節動平衡，動平衡配平精度能夠達到0.5克.厘米。
[0022]4.本實用新型設計了中空的馬格努斯專用風洞天平，解決了馬格努斯效應測量數據的精度問題和電機控制系統的走線問題。
【附圖說明】
[0023]圖1為風洞試驗馬格努斯效應的強迫旋轉裝置示意圖
[0024]圖2為電機控制系統與試驗模型旋轉部分連接結構示意圖
[0025]圖3為配重環結構及安裝示意圖
[0026]圖4為風洞天平結構及安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面根據附圖對本實用新型的具體實施方案進行進一步的詳細描述。
[0028]如圖1所示，用于馬格努斯效應風洞試驗的強迫旋轉裝置包括彈頭1、配重