用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風洞試驗裝置，特別是涉及用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片。
【背景技術】
[0002]大尺寸脈沖風洞是一種空氣動力學試驗裝置。它由高壓段、雙膜夾膜機構、低壓段、單膜夾膜機構、噴管和真空試驗段組成。在高壓段和低壓段之間是雙膜夾膜機構，用于裝卡兩個高壓膜片組成中壓段。低壓段與噴管之間是單膜夾膜機構，用于低壓膜片的裝卡，將低壓段和真空段隔開。
[0003]試驗過程中，整個風洞被三個膜片分成高壓段、中壓段、低壓段和真空段，開始試驗時，壓力達到需求壓力后，中壓段氣體放空，高壓與低壓段之間沒有中壓段的緩沖，使得高壓膜片瞬間達到破壞極限，雙高壓膜片破裂，高壓氣流向低壓段并產生激波，激波突破低壓膜片后，氣流進入噴管并形成流場，整個運行過程結束。目前，大尺寸脈沖風洞高壓膜片采用沒有抗拉孔的金屬圓片，試驗過程中，其受力狀態主要為氣流對于開片面積上的拉應力，試驗時在脈沖拉力的作用下經常發生撕裂和膜片脫落的現象，金屬碎片在高速氣流的作用下可破壞管壁和試驗模型，嚴重威脅試驗的正常進行。
【發明內容】
[0004]本實用新型通過改變膜片的外形結構，增加外部約束，改變膜片受力結構，在不改變夾膜機構夾膜面積的基礎上，避免了脈沖拉力作用下造成的膜片斷裂和脫落，保障試驗的安全進行。
[0005]本實用新型提供的一種用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片。包括具有多個抗拉孔的金屬圓片，所述金屬圓片一側表面上開設有未穿透所述金屬圓片的米字溝槽，所述米字溝槽以所述金屬圓片的圓心為交叉點，所述多個抗拉孔圍繞所述米字溝槽等間距地開設在同一圓周上，所述抗拉孔孔心到所述金屬圓片圓心的距離與所述金屬圓片半徑之比為
0.9左右。
[0006]優選按權利要求1所述的用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片，其特征在于:所述金屬圓片的直徑為420mm，所述孔心距為380mm。
[0007]優選所述米字溝槽為三條相同的直線溝槽，以各自的中點相交叉，相鄰兩溝槽角度間隔為60度，溝槽的深度和寬度由膜片的極限承載能力決定。
[0008]本實用新型的有益效果是:脈沖風洞在試驗進行時，破膜后產生的拉應力很大，往往造成膜片的撕裂和飛出。出于經濟和占地空間考慮，膜片尺寸不能無限增大，因此夾膜機構的夾膜面積限制了膜片尺寸，這就造成實際的摩擦力不足的問題。本實用新型提供的一種用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片，在保證原有尺寸的基礎上，經過機械加工出抗拉孔，通過改變膜片的外形結構，增加外部約束，改變膜片受力結構，在不改變夾膜機構夾膜面積的基礎上，其受到脈沖拉力作用下不易發生膜片斷裂和脫落。
【附圖說明】
[0009]圖1是金屬磨片結構圖。
[0010]圖2是金屬膜片局部剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本實用新型進一步詳細說明
[0012]如圖1、2所示，金屬圓片I的半徑為D，厚度為H。本實施例中，金屬圓片I的直徑為420mm。金屬圓片I上具有等間距均勻分布在同一圓周上的若干個抗拉孔2和大致米字形分布的溝槽3。抗拉孔2的孔心距是380mm，通常可取抗拉孔2的孔心距d與金屬圓片I的半徑D的比值d/D為0.9左右。孔心距是指抗拉孔2的孔心到金屬圓片I的圓心的距離。另外抗拉孔2的分布如圖1所示的角度a均布，根據抗拉要求可以改變a的角度大小實現不同個數η和分布方式。抗拉孔用作安裝金屬圓片I的安裝銷孔。溝槽3為相同的三條直線溝槽以其中點相交叉于金屬圓片I的圓心處，分布如圖1所示的角度b = 60度均布，用于誘導破膜，長度L，寬度h和深度c的選擇根據承載壓力的要求可以改變。膜片的極限承載能力是根據所設計的大尺寸脈沖風洞要求來決定的，也就是再根據大尺寸脈沖風洞所設計的參數來設計該膜片的材料，厚度，抗拉孔尺寸和溝槽尺寸。
【主權項】
1.一種用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片，其特征在于:包括具有多個抗拉孔的金屬圓片，所述金屬圓片一側表面上開設有未穿透所述金屬圓片的米字溝槽，所述米字溝槽以所述金屬圓片的圓心為交叉點，所述多個抗拉孔圍繞所述米字溝槽等間距地開設在同一圓周上，所述抗拉孔的孔心到所述金屬圓片圓心的距離與所述金屬圓片半徑之比為0.9左右。2.按權利要求1所述的用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片，其特征在于:所述金屬圓片的直徑為420mm，所述孔心距為380mm。3.按權利要求1所述的用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片，其特征在于:所述米字溝槽為三條相同的直線溝槽，以各自的中點相交叉，相鄰兩溝槽角度間隔為60度，溝槽的深度和寬度由膜片的極限承載能力決定。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于大尺寸脈沖風洞的薄邊金屬膜片。該膜片包括：一個具有抗拉孔的金屬圓片，其中一側開有米字形溝槽。該膜片采用金屬板切割成圓形薄片，再經過機械加工出抗拉孔，在與夾膜機構裝配后，在抗拉空的作用下，將原來的摩擦力改為抗拉孔對銷子的拉應力。通過此方法設計的膜片抗拉伸能力大幅提高，可有效防止氣流產生的拉伸力帶來的膜片撕裂和破壞變形。避免了由于夾膜機構尺寸限制，加緊面積不足造成的膜片飛出問題，保護了脈沖風洞管道內壁和試驗模型。
【IPC分類】G01M9/04
【公開號】CN205228769
【申請號】CN201521031795
【發明人】吳健, 林鍵, 龐建
【申請人】中國航天空氣動力技術研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月11日