航空水池

航空水池（Air tank）主要用以開展關於水上飛機的水動試驗，也可以用於進行近水面氣動試驗。主要介紹高速航空水池流場測試及模型氣動力試驗。

基本介紹

• 中文名：航空水池
• 外文名：Air tank
• 功能：進行水動試驗及近水面氣動試驗
• 對象：水上飛機等
• 一級學科：航空科技
• 二級學科：航空器

簡介

根據國內外對水面飛行器研究方法、發展方向以及目前我國地效翼船型號設計要求的需要，急需解決水面飛行器在水汽交界面的穩定性、操縱性等問題。這是水面飛行器離水後進人過渡飛行狀態面臨的關鍵技術。目前，在風洞中大多利用木地板、曲地板或移動地板來代替波動的水面，不能模擬真實情況。而且，對於地效翼船在地效區水汽結合界面中的氣動力參數的測量也從未進行過。中國特種飛行器研究所高速航空水池除完成水動試驗外，還具有進行近水面氣動試驗的基本條件(拖車速度高達22m/s，模型試驗的空間流場好)，因此開發一套適用於水面飛行器近水面氣動試驗的測試技術，可為今後課題研究和型號研製開闢一條新途徑，同時也擴大了高速水池的套用範圍和功能。

圖1

高速航空水池流場測試

拖車底板下的流場測試

特飛所高速航空水池主要參數及技術指標如下：

圖2

池體主尺寸：長510m，寬6.5m，池深6.8m，水深5m；

拖車性能：速度0.1~22m/s，穩速精度0.1%~0.2%；

造波機性能：規則波波長2~12m，波高0.05~0.3m；

測試手段：試驗數據和處理分析自動化。

為測試拖車底板下的流場，採取了對拖車底部封地板，首部加導流板等措施(見圖1)。然後，在模型安裝空間取兩個測試面(橫剖面I和Ⅱ)，設定測試點(見圖2(a)~圖2(C))，利用五孔探針微壓感測器測試氣流的速度和方向。並根據測試結果對氣流速度的均勻性、方向性以及池壁、底板、水面對流場的影響進行分析。

拖車整流後的流場測試

通過對測點的氣流測試結果進行分析，發現剖面I、Ⅱ中5個C點的氣流速度比平均速度大0.3~0.5m/s，5個A點的氣流速度比平均速度小3.2~3.6m/s。針對此情況，採取了在拖車前加裝整流板的方案，來有效地增大A點的氣流速度；同時在C點上下高度區域內拖車前設定阻尼絲，有效地降低氣流速度。拖車整流改裝示意圖見圖3。這樣在拖車底板下空間的A、B、C點就獲得了較為均勻的流場品質。

圖3

流場測試結論

通過進行流場測試並對測點結果分析，可以認為：在拖車底板下的模型安裝空間，氣流速度誤差小於0.6%，垂直和水平面內的氣流方向平均誤差小於0.75。，其流場品質和一般低速風洞接近。

高速航空水池模型氣動力試驗

試驗模型及測試儀器

試驗模型採用大厚度帶端板的地效翼船二維機翼(NACA0015修改型)，模型尺寸為風洞的5倍。測試儀器為2個四分力天平，試驗前對天平進行標定，天平固定在模型梁和肋間加強板上，與支架鉸鏈連線，見圖4。

圖4

試驗內容

測試大厚度帶端板的地效翼船二維機翼(NACA0015修改型)的氣動力參數，根據風洞試驗內容確定為：機翼的升力L、阻力D、俯仰力矩M，並換算成相應的氣動力係數(C_L、C_D、C_m)，得到相應的試驗曲線。

模型氣動力試驗結論

研究報告結論，根據風洞和水池模型氣動力試驗結果比較分析可以認為：風洞和水池模型氣動力試驗結果是基本符合的，存在的差別也符合實際情況。