本發(fā)明涉及等離子體流動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于高速風(fēng)洞等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的測(cè)力裝置。

背景技術(shù)：

等離子體流動(dòng)控制作為一種新概念流動(dòng)控制手段，成為空氣動(dòng)力學(xué)和氣動(dòng)熱力學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。介質(zhì)阻擋放電等離子體激勵(lì)器作為一種新概念的流動(dòng)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)移動(dòng)部件、響應(yīng)頻率高、作用頻段寬等特點(diǎn)，可以利用微量的、局部的氣流擾動(dòng)來(lái)控制大流量、全局性的特性。目前世界學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)廣泛開(kāi)展了等離子體激勵(lì)器流動(dòng)分離控制，邊界層流動(dòng)控制，氣動(dòng)噪聲減弱，圓柱繞流流動(dòng)分離控制，抑制空腔繞流、槳葉流動(dòng)分離等方面。據(jù)估算飛行器的飛行阻力每減小1％，有效載荷即可增加10％以上，而全球每年就可以節(jié)省上千億美元燃料成本，同時(shí)可以提高飛機(jī)的飛行速度以及增大航程。等離子體激勵(lì)器能抑制邊界層分離從而使邊界層盡量保持層流狀態(tài)，控制漩渦流場(chǎng)，使之產(chǎn)生有利干擾，從而減小阻力、增加機(jī)翼有效面積、彎度和環(huán)量等。因此DBD等離子體流動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，有可能使飛行器及動(dòng)力裝置的性能實(shí)現(xiàn)重大的提升，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。以至于2002年簡(jiǎn)氏防務(wù)周刊將國(guó)外進(jìn)行的等離子體可以劇烈改變飛行器空氣動(dòng)力特性的研究評(píng)論為：將期待一場(chǎng)航空和商業(yè)飛行器的革命。2005年，美國(guó)空軍科研局將等離子體動(dòng)力學(xué)列為未來(lái)幾十年內(nèi)保持技術(shù)領(lǐng)先地位的六大基礎(chǔ)研究課題之一。2006年，國(guó)防科工委也將“等離子體推進(jìn)技術(shù)”列入國(guó)防基礎(chǔ)研究的“十一五”發(fā)展規(guī)劃中?？傊?，DBD等離子體流動(dòng)控制技術(shù)具有重大的理論意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

研究高速來(lái)流下等離子體流動(dòng)控制效果具有重要的應(yīng)用價(jià)值，等離子體流動(dòng)控制應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、螺旋槳等，對(duì)提升性能將起到一定的作用，其無(wú)損安裝、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的優(yōu)點(diǎn)，能容易實(shí)施相關(guān)技術(shù)與飛機(jī)的安裝布置作業(yè)。作為等離子體流動(dòng)控制技術(shù)的核心部件—等離子體激勵(lì)器，科研人員對(duì)其進(jìn)行了更為細(xì)致和全面的研究。為摸清等離子體激勵(lì)器在高速來(lái)流下的激勵(lì)效果，需在高速風(fēng)洞中進(jìn)行等離子體激勵(lì)器流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，在高速風(fēng)洞中測(cè)量等離子體氣動(dòng)激勵(lì)所產(chǎn)生力的大小，從而能定量研究等離子體氣動(dòng)激勵(lì)的效果，因此需要一款能測(cè)量等離子體氣動(dòng)激勵(lì)所產(chǎn)生力的設(shè)備。等離子體激勵(lì)器在飛行器上的應(yīng)用是布置于飛行器的表面，并在工藝上實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，由于等離子體激勵(lì)器平板模型結(jié)構(gòu)上薄而且小，直接將平板模型放置風(fēng)洞中，高速來(lái)流情況下會(huì)出現(xiàn)搖擺甚至折斷現(xiàn)象，因此需要設(shè)計(jì)一款專(zhuān)用的設(shè)備安裝于風(fēng)洞中，不僅能固定等離子體激勵(lì)器，而且能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為在高速風(fēng)洞中實(shí)現(xiàn)等離子體流動(dòng)控制氣動(dòng)激勵(lì)效果的定量測(cè)量，本發(fā)明提出了一種用于高速風(fēng)洞等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的測(cè)力裝置。

本發(fā)明包括轉(zhuǎn)盤(pán)、移動(dòng)模塊、高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器、彈簧和滑軌機(jī)構(gòu)。其中：

所述移動(dòng)模塊嵌裝在該轉(zhuǎn)盤(pán)中心的方形安裝孔內(nèi)，并使該移動(dòng)模塊有滑軌安裝塊一側(cè)的表面凸出所述轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)表面。

滑軌機(jī)構(gòu)平行的安裝在所述轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)表面。該滑軌機(jī)構(gòu)中的滑塊固定在所述移動(dòng)模塊的滑軌安裝塊上。所述高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器與兩個(gè)彈簧的位置分別與所述滑軌機(jī)構(gòu)的兩端對(duì)應(yīng)，并且高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器位于所述移動(dòng)模塊的一端，嵌裝在所述轉(zhuǎn)盤(pán)中心的方形安裝孔內(nèi)；兩個(gè)彈簧位于所述移動(dòng)模塊的另一端，嵌裝在所述轉(zhuǎn)盤(pán)中心的方形安裝孔內(nèi)。

所述的移動(dòng)模塊相對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)側(cè)表面分別有一對(duì)凸出該側(cè)表面的凸塊，該凸塊為滑軌安裝塊。

所述轉(zhuǎn)盤(pán)的中心有用于嵌裝所述移動(dòng)模塊方形貫通孔。所述貫通孔一端內(nèi)表面的上部有凹槽，該凹槽為高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器安裝腔，高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器嵌裝在該高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器安裝腔內(nèi)。所述所述貫通孔另一端內(nèi)表面的中部對(duì)稱(chēng)的分布有兩個(gè)用于安放彈簧的盲孔。所述方形的貫通孔兩側(cè)邊有用于嵌裝所述滑軌安裝塊的凹槽，該凹槽的深度須使滑軌安裝塊裝入后，移動(dòng)模塊的上表面與該轉(zhuǎn)盤(pán)的上表面平齊。

所述轉(zhuǎn)盤(pán)嵌裝在風(fēng)洞試驗(yàn)段一側(cè)壁的窗口內(nèi)。在該移動(dòng)模塊位于風(fēng)洞內(nèi)的表面固定風(fēng)洞試驗(yàn)所需的平板等離子體激勵(lì)器，并使該等離子體激勵(lì)器的受力方向與移動(dòng)模塊的移動(dòng)方向一致。

本發(fā)明在測(cè)力實(shí)驗(yàn)前，使移動(dòng)模塊與高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器相接觸，通過(guò)電子稱(chēng)的感應(yīng)輸出記錄一個(gè)初始力的大小。測(cè)力實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變不同的等離子體激勵(lì)狀態(tài)以及不同的來(lái)流速度，記錄不同狀態(tài)下力的大小，從而定量的研究高速狀態(tài)下等離子體流動(dòng)控制效果。

本發(fā)明通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)、移動(dòng)模塊、滑軌機(jī)構(gòu)、高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器共同構(gòu)成測(cè)力裝置，能定量測(cè)量高速來(lái)流下等離子體激勵(lì)器產(chǎn)生力的大小。用環(huán)氧樹(shù)脂材料制作的轉(zhuǎn)盤(pán)以及移動(dòng)模塊成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓電的絕緣，滑軌機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，固定了移動(dòng)模塊的移動(dòng)方向，使得所測(cè)力的大小和風(fēng)洞來(lái)流方向一致。高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器能精確測(cè)量力的大小，通過(guò)外部的采集系統(tǒng)，達(dá)到同步測(cè)量不同激勵(lì)狀態(tài)和不同來(lái)流下力的大小。在高速風(fēng)洞進(jìn)行平板等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)時(shí)，將平板激勵(lì)器通過(guò)螺栓固定在移動(dòng)模塊上，在風(fēng)洞給定一定來(lái)流速度時(shí)，高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器輸出的讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行記錄，這時(shí)力的大小為等離子體激勵(lì)器不激勵(lì)時(shí)的大小，等離子體電源給等離子體激勵(lì)器施加高電壓作用，這時(shí)等離子體激勵(lì)器產(chǎn)生沿著來(lái)流方向的力，通過(guò)高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器進(jìn)行輸出記錄，所輸出力的大小與無(wú)電壓時(shí)高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器力大小的差值即是等離子體激勵(lì)器產(chǎn)生的力，改變來(lái)流速度、電壓、電源頻率等一系列參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到一系列不同狀態(tài)下等離子體激勵(lì)器激勵(lì)產(chǎn)生的力，從而能定量的分析等離子體激勵(lì)效果。這套測(cè)力裝置應(yīng)用在高速風(fēng)洞中，能達(dá)到定量研究高速來(lái)流下等離子體激勵(lì)效果的目的，對(duì)等離子體激勵(lì)器的工程應(yīng)用起到很好的推動(dòng)作用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的俯視圖。

圖2是本發(fā)明的底視圖。

圖3是圖1的二維視圖。

圖4是圖3中的A-A視圖。

圖5是圖3中的B-B視圖。

圖6是圖2的二維視圖。

圖7是轉(zhuǎn)盤(pán)的俯視圖。

圖8是轉(zhuǎn)盤(pán)的底視圖。

圖9是移動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10本發(fā)明與風(fēng)洞洞體的配合示意圖。圖中：

1.轉(zhuǎn)盤(pán)；2.移動(dòng)模塊；3.高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器安裝腔；4.高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器；5.螺栓孔；6.彈簧；7.滑軌機(jī)構(gòu)；8.滑塊；9.滑軌；10.支座；11.通孔；12.風(fēng)洞試驗(yàn)段。

具體實(shí)施例

本實(shí)施例是一種用于高速風(fēng)洞等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的測(cè)力裝置，包括轉(zhuǎn)盤(pán)1、移動(dòng)模塊2、高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器3、彈簧6和滑軌機(jī)構(gòu)7。其中：

所述移動(dòng)模塊2嵌裝在該轉(zhuǎn)盤(pán)中心的方形安裝孔內(nèi)，并使該移動(dòng)模塊有滑軌安裝塊一側(cè)的表面凸出所述轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)表面。

滑軌機(jī)構(gòu)7通過(guò)支座10平行的安裝在所述轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)表面。該滑軌機(jī)構(gòu)中的滑塊固定在所述移動(dòng)模塊的滑軌安裝塊上。所述高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器與兩個(gè)彈簧的位置分別與所述滑軌機(jī)構(gòu)的兩端對(duì)應(yīng)，并且高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器3位于所述移動(dòng)模塊2的一端，嵌裝在所述轉(zhuǎn)盤(pán)中心的方形安裝孔內(nèi)；兩個(gè)彈簧6位于所述移動(dòng)模塊2的另一端，嵌裝在所述轉(zhuǎn)盤(pán)中心的方形安裝孔內(nèi)。

所述的移動(dòng)模塊2為環(huán)氧樹(shù)脂制成的方形塊，在該移動(dòng)模塊相對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)側(cè)表面分別有一對(duì)凸出該側(cè)表面的凸塊，該凸塊為滑軌安裝塊。

所述轉(zhuǎn)盤(pán)1為圓盤(pán)狀。該轉(zhuǎn)盤(pán)的外徑與風(fēng)洞壁上開(kāi)口的內(nèi)徑相同。該轉(zhuǎn)盤(pán)的中心有方形的貫通孔，用于嵌裝所述移動(dòng)模塊。所述貫通孔一端內(nèi)表面的上部有凹槽，該凹槽為高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器安裝腔3，高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器4嵌裝在該高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器安裝腔內(nèi)。所述所述貫通孔另一端內(nèi)表面的中部對(duì)稱(chēng)的分布有兩個(gè)用于安放彈簧6的盲孔。所述方形的貫通孔兩側(cè)邊有用于嵌裝所述滑軌安裝塊的凹槽，該凹槽的深度須使滑軌安裝塊裝入后，移動(dòng)模塊2的上表面與該轉(zhuǎn)盤(pán)的上表面平齊。

所述轉(zhuǎn)盤(pán)1嵌裝在風(fēng)洞試驗(yàn)段12一側(cè)壁的窗口內(nèi)。高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器4安裝在位于轉(zhuǎn)盤(pán)1上的高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器安裝腔3內(nèi)。所述移動(dòng)模塊2嵌狀在轉(zhuǎn)盤(pán)1上，在該移動(dòng)模塊位于風(fēng)洞內(nèi)的表面固定風(fēng)洞試驗(yàn)所需的平板等離子體激勵(lì)器，并使該等離子體激勵(lì)器的受力方向與移動(dòng)模塊的移動(dòng)方向一致。轉(zhuǎn)盤(pán)1上有通孔11，以方便連接平板等離子體激勵(lì)器的高壓導(dǎo)線(xiàn)和低壓導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)并與外部的電源相連。

本實(shí)施例是一種用于高速風(fēng)洞等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的測(cè)力裝置，用于一增壓連續(xù)式高速風(fēng)洞，增壓連續(xù)式高速風(fēng)洞是一座全鋼制結(jié)構(gòu)的回流式風(fēng)洞,在進(jìn)行等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須考慮風(fēng)洞洞體、模型及其支撐機(jī)構(gòu)的裝配和絕緣問(wèn)題。

測(cè)力實(shí)驗(yàn)前，移動(dòng)模塊2與高精度電子稱(chēng)感應(yīng)器4相接觸，通過(guò)電子稱(chēng)的感應(yīng)輸出記錄一個(gè)初始力的大小，測(cè)力實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變不同的等離子體激勵(lì)狀態(tài)以及不同的來(lái)流速度，記錄不同狀態(tài)下力的大小，從而定量的研究高速狀態(tài)下等離子體流動(dòng)控制效果。這套測(cè)力裝置應(yīng)用于高速風(fēng)洞中，能達(dá)到定量研究高速來(lái)流下等離子體激勵(lì)效果的目的，對(duì)等離子體激勵(lì)器的工程應(yīng)用起到很好的推動(dòng)作用。