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FL-11风洞旋翼翼型俯仰/沉浮动态试验装置的研制

康洪铭 唐领 孔鹏 李国强 张卫国

康洪铭,唐 领,孔 鹏,等. FL-11风洞旋翼翼型俯仰/沉浮动态试验装置的研制[J]. 实验流体力学,2021,35(4):98-105 doi: 10.11729/syltlx20200130
引用本文: 康洪铭,唐 领,孔 鹏,等. FL-11风洞旋翼翼型俯仰/沉浮动态试验装置的研制[J]. 实验流体力学,2021,35(4):98-105 doi: 10.11729/syltlx20200130
KANG H M,TANG L,KONG P,et al. A pitching and plunging dynamic test equipment of rotor blade airfoils in the FL-11 wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021,35(4):98-105. doi: 10.11729/syltlx20200130
Citation: KANG H M,TANG L,KONG P,et al. A pitching and plunging dynamic test equipment of rotor blade airfoils in the FL-11 wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021,35(4):98-105. doi: 10.11729/syltlx20200130

FL-11风洞旋翼翼型俯仰/沉浮动态试验装置的研制

doi: 10.11729/syltlx20200130
详细信息
    作者简介:

    康洪铭:(1988-),男,四川广安人,工程师。研究方向:低速风洞试验技术。通信地址:四川省绵阳市中国空气动力研究与发展中心(62100)。E-mail:657461645@qq.com

    通讯作者:

    E-mail:zwglxy@163.com

  • 中图分类号: V211.72

A pitching and plunging dynamic test equipment of rotor blade airfoils in the FL-11 wind tunnel

  • 摘要: 为全面开展直升机旋翼动态失速研究,在FL-11风洞研制了俯仰/沉浮两自由度动态试验装置。首先设计试验装置的机械结构,并利用有限元法对机械支撑框架和运动基座进行静力学和模态分析;其次采用多电机同步驱动实现翼型俯仰和沉浮运动,利用SIMOTION D和S120构建的运动控制系统保证控制精度;最后利用基于龙门轴锁定增益补偿算法的同步控制技术提升电机同步精度,并通过电子凸轮技术实现振幅和频率的无级调节。结果表明:该装置能实现俯仰、沉浮振荡运动以及耦合振荡运动,俯仰运动最大振幅为15°、最高频率为5 Hz;沉浮运动最大振幅为130 mm、最高频率为5 Hz;角度和位移精度分别为3′和1 mm。该装置已成功应用于CRA309翼型动态气动特性风洞试验,为深入研究动态失速特性提供了试验平台。
  • 图  1  动态试验装置三维图

    Figure  1.  Three-dimensional diagram of dynamics test equipment

    图  2  俯仰/沉浮运动模块三维图

    Figure  2.  Three-dimensional diagram of pitching/plunging motion module

    图  3  机械支撑框架的应力云图

    Figure  3.  Nephogram of the mechanical frame stress

    图  4  运动基座的应力云图

    Figure  4.  Nephogram of the moving base stress

    图  5  机械支撑框架的位移云图

    Figure  5.  Nephogram of the mechanical frame displacement

    图  6  运动基座的位移云图

    Figure  6.  Nephogram of the moving base displacement

    图  7  控制系统结构图

    Figure  7.  Control system structure diagram

    图  8  龙门轴锁定增益的补偿算法

    Figure  8.  Gain compensation algorithm based on gantry axis

    图  9  两台伺服电机运行曲线图(A=15°,α0=15°,f =5 Hz)

    Figure  9.  Two servo motors operating waveform

    图  10  两台直线电机运行曲线图

    Figure  10.  Two linear motors operating waveform

    图  11  俯仰角度和沉浮位移的相关曲线图

    Figure  11.  Correlative waveforms of pitch angle and plunge displacement

    图  12  动态试验装置现场安装图

    Figure  12.  Site installation of dynamic test device field drawing

    图  13  俯仰振荡运动频率影响对比试验曲线图

    Figure  13.  Contrast curves for the influence of pitching oscillation frequency

    图  14  沉浮振荡运动频率影响对比试验曲线图

    Figure  14.  Contrast curves for the influence of plunging oscillation frequency

    图  15  耦合振荡运动沉浮振幅影响对比试验曲线图

    Figure  15.  Contrast curves for the influence of coupled oscillation on plunging amplitude

    表  1  前五阶固有频率

    Table  1.   The first five order inherent frequencies

    阶数机械支撑框架固有频率/Hz运动基座固有频率/Hz
    120.28948.12
    222.46984.86
    327.841043.40
    477.611212.10
    583.291358.70
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-22
  • 修回日期:  2020-12-30
  • 网络出版日期:  2021-08-26
  • 刊出日期:  2021-08-31

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日