全机测力风洞试验指导书

一、试验名称:低速风洞全机模型气动力和力矩测景试验二、试验目的及要求通过试验，深化对空气动力学理论的理解，初步把握空气动力低速风洞试验技术：常规测力试验设备的使用，了解使用工业掌握机对风洞风逨和模型姿势角掌握和信号采集及处理的基木方法。Z解风洞试验数据的修正和处理方法，初步把握低速风洞测力的空气动力特性的规律和分析方法，试验数据曲线的绘制软件的应用。三、试验设备本次试验承受沈阳航空工业学院SHDF低速闭口冋流风洞〔见图1〕:1、风洞主要几何参数风洞试验段：闭口宽X高X长=1.2mX1.0mX3m，四角切角。风洞收缩段：收缩比=8，lm。风洞稳定段：圆形，截面尺寸直径4m,总K2nu蜂窝器为正六角形孔，对20mm,300mm6足，20目。1SHDF低速风洞平面图2、风洞动力系统75kW;75kWRAF-D，-E,6叶。3、掌握和数据采集系统风洞的掌握系统是由计工业掌握计算机〔610H〕、风速传感器〔DCXL-10D〕和变频器〔SPF-75〕组成，用VB语言开发的掌握程序，对风速进展闭环掌握，风速的掌握精度为±0.2m/s。模型姿势掌握由计算机、步进电机驱动器〔BQH-300Y〕和步进电机〔110BF003〕分别带动模型支撑系统〔尾撑和腹撑〕做乖直面内转动〔称为迎角6〔〕a转动范围为-15°+25%侧滑角由转盘涡轮蜗杆手动掌握，转动范围为-180°+180°。由旋转编码器实施测量转动角度。数据采集系统是通过数据采集处理程序驱动，将杆式应变天平受力〔或力矩〕变形感应到的电压变化信号和压力传感器输出的电压信号，通过信号调理器〔XL2102E〕及高精度稳压电源〔XL2101〕对信号进展滤波、放大后，送入12位数据采集卡〔PCL—818L〕变为数字量，进入计算机中心处理器处理。4、DFD风洞流场的主要技术指标流场技术参数最大速度rniax最小穂定速度Knin流场技术参数最大速度rniax最小穂定速度Knin轴向静压梯度ldC/7/dxl场系数川平均气流偏角|a|A/揣流度(m/s)〔m/s〕〔1/m〕指标505<0.0050.0045^0.5°^0.5°0.005^0.14%备注试验中单位全部米isoW单位制试验承受的模型为4041标准模型，为全钢制模型，模型比例1:3。该模型是国际、U内通用的低速风洞标准模型，具有气动力在较大雷偌数范围内变化不敏感的优R特性，h机翼机翼机身展弦比翼型面积平均气动力弦展长3.00NACA0003.5-630.0413m20.1565m0.3519m长长细比0.6096m0.0508m12平尾面积翼型0.0090m2NACA0004-64全机力矩参考中心0.375Z?j平尾尾忾〔〒尾丄\到力4J矩参考中心距离〕0.2347m!1!!1!1、相对性原理和相像准则用模型在风洞屮进展试验来模拟飞行器在空屮的真实飞行应满足相对性原理和相像准则。相对性原理即：在初始条件、物性条件和边界条件一样的状况卜*，物体在流M)受的力一样。相像性准则即：对于流体动力学试验来说，以要满足模型与真实飞机是儿何相像、运动和似、动力和似和热和似的，则W个流场和似。对于低速流淌来说，主要相像参数冇：代表粘性影响的雷诺数：Re^;Aa代表压缩性影响的马赫数：M=V/a；a表示流体压力与惯性力之比欧拉数;Eu

;py1物体上的力与惯性力之比十顿数

_Ne=

pV2l2假设绕模型流淌与绕实物流淌的相像参数相等，那么两者乐力系数一样，力系数和同。试验时，让风洞的流场满足主要影响的和似准则，对不满足的和似参数可以经过修正来保证明现模拟，这样就可以把风洞屮模型的力和压力用系数的形式用到真实的物体上。2、主要测量过程通过调整可掌握转速的电机带动螺旋桨产生所需的风速流过支撑在风洞屮与真实6空气动力系数。过程如下：在无风速K=0时，采集模型在各个姿势下的各单元的初始记录。xo,0(mV)。X/，M:/(mV)。用对应的试验值减去初始值：x=KAxi-^o) y=Ky(yi-y^MZ=KM................................................................其中，心，么，尺论为天平校准系数，单位为N/mV和N、m/mV，由天平3校准时给出。对采集的数据进展风洞流场的各种修正，得到各重量的气动力系数：纵h”d的升力系数Cr阻力系数G和俯仰力矩系数横向的侧力系数G，滚转力矩系数/^和偏航力矩系数％。以及各重量的气动导数和气动力特征参数。CC=2y叩c=—vqsqsbAC=——m”.=--------mx=----------ZMvMx—qs qsl qsl4为试验速压，qkpV2=_Lir2;凡为当天当地的大气压〔Pa〕,r为风洞内空气温度〔K〕,7?为空气气体常数，取287.05J/〔kgK〕;s为机翼面积〔m2〕/为机翼翼展〔m〕为机翼平均气动弦为计算的参考长度。数据按体轴系输出。五、全机模型测力试验步骤及方法1、了解风洞组成及开车程序①了解风洞各局部构造及主要功能。②风洞掌握主电源开关的使用。④使用掌握台〔或计算机〕开车的程序，转变模型角度的掌握方法和调速方法。⑤应急停车按钮的正确使用方法。2、制订试验打算、进展数据预备和安排任务纵向试验：侧滑角转变模型迎角6〔,测量模型的升力阻力和俯仰力矩取模型迎《变化范围为-4° 24°,变化间隔Aa=2°;横向试验：在迎角 a=4°、8°吋，转变侧滑角测量模型的侧力、偏航力矩和滚转力矩，取侧滑角变化范围为-16° 16%变化问隔¥=4°。重复性试验：选取一种状态连续试验 7-10次，以求得均方根偏差。选取试验风速〔从 K=24~45m/s范围中〕，每组一个风速。计算风洞流场干扰修正因子、测量试验室的静压和温度，计算速压和雷 诺数。编写试验运转打算，进展小组人员的分工，并报指导教师批准。3、模型及天平预备①将试验段内中心转盘上部的小盖板拆卜*6〔角调到-5°〔用计算机或掌握台〕，安装弯刀支架和支杆。②将024母将天平紧固在支杆上〔天平后键槽向下〕。将天平信号线露出的局部用铝箔或细铜网包裹屏蔽，然后将其沿着支撑弯刀后部的槽导出到风洞外的接线板上〔用胶带关心定位〕，按各元标30分钟以上。推断连线是否正确。在天T前端螺纹孔拧入一螺栓，并在螺栓上以松软细索悬吊不大于10kg砝码或重物〔注意：应轻轻加载，避开对天平的冲击力〕，从信号调理器读数检杳天平Z方h”d力元输出信号是否为零。否则，松开双M锁紧螺母，微量旋转天平调整并重锁紧后再次检查。检查完毕后拆去螺栓。〔面对天平看时，天平前键枘在右侧〕，用螺栓紧固〔留意，拧紧力矩不应太大，井用手扶住模型两翼，不使天平受到过大力矩〕，然石装上2。4、试验步骤①a变化范围和变化间隔角度值和试验风速，输入模型参数和洞壁干扰修正因子值和大气参数。②启动风洞掌握和数据采集计算机程序。2Am2

〔〕 值。④检查数据是否正常，并预备开车⑤点击程序开车和测量指令，启动风洞并进入程序掌握和测量，直到吹风试验完成，程序U动停车。⑥检查试验数据并显示曲线，进展初步分析。如正确，将模型迎角cr侧滑角广重复②⑤试验。⑦全部试验完成后，退出计算机程序。⑧检杳风洞设备和模型及大平和测试系统。六、完成试验报告整理试验结果数据，绘制试验曲线，撰写试验报告。试验报告中应包拈：12、对试验设备、试验模型、试验条件和状态的描述〔文字和简图〕；3、试验原理及试验修正的描述：本次试验相像准则满足状况；洞壁干扰修正公式及参数计算过程，给出计算结果表。4、给出原始测量记录值、主要中问计算结果、最终计算结果〔一般以表格的形式〕，以及计算方法和公式；对于每组给定的试验风速V计算雷诺数Re=pvL/|i〔其中：参考长度L测力吋取模型机翼的平均气动弦长；测压时取旋成体机身的最大直校〕依据试验当天测量的温度TP,计算出密度p和速压q。5、用计算机绘阁软件〔tecplot〕进展数据处理和绘制纵向和横向的力和力矩系数曲线，包括：Cva,C^G，和％广，ny曲线；曲线画法应符合专业习惯，表示出完整的图说，并给出导数表格〔见气动力特征参数表〕。6气动力和力矩随6〔的变化规律，分析其缘由；气动力和力矩随速度〔雷诺数〕的变化规律，分析其缘由；纵向(v=m/s纵向(v=m/sRe=)p=0°参数状态^0C,oC;ymaxastaUCXQAYmaxmCymzQ试验数据据值误差%参数状态试横向(v=m/sRe=)W.v0fmv0C:oCf验数据a-a=%注：表中A为诱导附力因子取自升力曲线的线性段，Kmax为最大升附比，各导数取自试验曲线〔或计算〕的零度四周线性段〔