全机测力风洞试验指导书

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1、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，初步掌握空气动力低速风洞试验技术：常规测力试验设备的使用，了解使用工业控制机对风洞风逨和模型姿态角控制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，初步掌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、试验设备本次试验采用沈阳航空工业学院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，松lm。风洞稳定段：圆形，截面尺寸直

2、径4m,总K2nu蜂窝器为正六角形孔，对边距20mm,深300mm。阻尼网共6足，20目。图1SHDF低速风洞平面图2、风洞动力系统变频器驱动三项异步交流电机带动螺旋桨工作。变频器功率75kW;电机为四极，功率75kW。桨叶翼型为RAF-D，-E,共6叶。3、控制和数据采集系统风洞的控制系统是由计工业控制计算机（研华610H）、风速传感器（DCXL-10D）和变频器（SPF-75）组成，用VB语言开发的控制程序，对风速进行闭环控制，风速的控制精度为±0.2m/s。模型姿态控制由计算机、步进电机驱动器（BQH-300Y）和步进电机（110BF003）分别带动模型支撑系

3、统（尾撑和腹撑）做乖直面内转动（称为迎角6（）。迎角a转动范围为-15°〜+25%侧滑角由转盘涡轮蜗杆手动控制，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）对信号进行滤波、放大后，送入12位数据采集卡（PCL—818L）变为数字量，进入计算机中央处理器处理。4、DFD风洞流场的主要技术指标流场技术参数指标备注最大速度rniax(m/s)50试验中单位全部米用isoW

4、际标准单位制最小穂定速度Knin（m/s）5轴向静压梯度ldC/7/dxl（1/m）<0.005场系数川0.0045平均气流偏角

5、a

6、^0.5°平均气流偏角吻^0.5°时间稳定性A/0.005揣流度^0.14%5、DBM-4041标准模型试验采用的模型为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，而且宥国内外多个风洞的试验数据可作比较参考。主耍参数如h机翼机身展弦比3.0长0.6096m梢跟比0最人直径0.0508m翼型NACA0003.5-63长细比12面积0.0413

7、m2平尾平均气动力弦0.1565m面积0.0090m2展长0.3519m翼型NACA0004-64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、相对性原理和相似准则用模型在风洞屮进行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似准则。相对性原理即：在初始条件、物性条件和边界条件相同的情况卜*，物体在流体中运动所受的力与物体不动而流体以相向速度(人小和方M)相对物体运动吋物体所受的力相同。相似性准则即：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似、运动和似、动力和似和热和似的，则W个流场和似。对于

8、低速流动来说，主要相似参数冇：代表粘性影响的雷诺数：Re=^;A代表压缩性影响的马赫数：Ma=V/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如果绕模型流动与绕实物流动的相似参数相等，那么两者乐力系数相同，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实现模拟，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节可控制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物体儿何和似的模型，用应变天平测量模型所受的6个力分量，再经过数

9、据处理得到空气动力系数。过程如下：(1)在无风速K=0时，采集模型在各个姿态下的各单元的初始记录。如:阻力、升力和俯仰力矩单元的零读数xo,仰和风0(mV)。(2)风洞开车，改变模型姿态，在试验风速下时，釆集记录阻力、升力和俯仰力矩单元的读数X/，乃和M:/(mV)。(3)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。（4）对采集的数据进行风洞流场的各种修正，得到各分量的气动力系数：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