[科普中国]-航空水池

简介

根据国内外对水面飞行器研究方法、发展方向以及目前我国地效翼船型号设计要求的需要，急需解决水面飞行器在水汽交界面的稳定性、操纵性等问题。这是水面飞行器离水后进人过渡飞行状态面临的关键技术。目前，在风洞中大多利用木地板、曲地板或移动地板来代替波动的水面，不能模拟真实情况。而且，对于地效翼船在地效区水汽结合界面中的气动力参数的测量也从未进行过。中国特种飞行器研究所高速航空水池除完成水动试验外，还具有进行近水面气动试验的基本条件(拖车速度高达22m/s，模型试验的空间流场好)，因此开发一套适用于水面飞行器近水面气动试验的测试技术，可为今后课题研究和型号研制开辟一条新途径，同时也扩大了高速水池的应用范围和功能。1

高速航空水池流场测试拖车底板下的流场测试特飞所高速航空水池主要参数及技术指标如下：

池体主尺寸：长510m，宽6.5m，池深6.8m，水深5m；

拖车性能：速度0.1~22m/s，稳速精度0.1%~0.2%；

造波机性能：规则波波长2~12m，波高0.05~0.3m；

测试手段：试验数据和处理分析自动化。

为测试拖车底板下的流场，采取了对拖车底部封地板，首部加导流板等措施(见图1)。然后，在模型安装空间取两个测试面(横剖面I和Ⅱ)，设置测试点(见图2(a)~图2(C))，利用五孔探针微压传感器测试气流的速度和方向。并根据测试结果对气流速度的均匀性、方向性以及池壁、底板、水面对流场的影响进行分析。

拖车整流后的流场测试通过对测点的气流测试结果进行分析，发现剖面I、Ⅱ中5个C点的气流速度比平均速度大0.3~0.5m/s，5个A点的气流速度比平均速度小3.2~3.6m/s。针对此情况，采取了在拖车前加装整流板的方案，来有效地增大A点的气流速度；同时在C点上下高度区域内拖车前设置阻尼丝，有效地降低气流速度。拖车整流改装示意图见图3。这样在拖车底板下空间的A、B、C点就获得了较为均匀的流场品质。

流场测试结论通过进行流场测试并对测点结果分析，可以认为：在拖车底板下的模型安装空间，气流速度误差小于0.6%，垂直和水平面内的气流方向平均误差小于0.75。，其流场品质和一般低速风洞接近。1

高速航空水池模型气动力试验试验模型及测试仪器试验模型采用大厚度带端板的地效翼船二维机翼(NACA0015修改型)，模型尺寸为风洞的5倍。测试仪器为2个四分力天平，试验前对天平进行标定，天平固定在模型梁和肋间加强板上，与支架铰链连接，见图4。

试验内容测试大厚度带端板的地效翼船二维机翼(NACA0015修改型)的气动力参数，根据风洞试验内容确定为：机翼的升力L、阻力D、俯仰力矩M，并换算成相应的气动力系数(CL、CD、Cm)，得到相应的试验曲线。

模型气动力试验结论研究报告结论，根据风洞和水池模型气动力试验结果比较分析可以认为：风洞和水池模型气动力试验结果是基本符合的，存在的差别也符合实际情况。1