一种演示机翼升力及失速现象的教学装置的制作方法

本实用新型属于流体力学教学领域，涉及到流体力学教学的重要手段——演示，具体涉及一种流体力学演示装置。

背景技术：

模拟演示是一种增强学员直观感性认识的重要教学手段。模拟演示就是对一些实物进行逼真化，由于客观原因，飞行学员课堂教学无法将飞机的某些部件搬入教室，而单独的实验教学或参观，无论是时间上还是效果上都很难保证，而模拟演示可以对一些重要的装置、概念、定义结合课堂授课即时教学。飞机升力对飞机的性能至关重要，在航空界有一句话“为减少一克飞机重量而努力”，更从侧面证实了飞机升力的重要性。飞机升力主要由机翼产生，升力产生的原理可用伯努利定理解释，然而纯粹的理论讲解过于抽象，不易理解。飞机失速会造成飞机升力急剧下降，对于飞行员而言是极其危险的，飞机失速是因为迎角过大造成气流分离。有必要设计一套好的教学演示装置将这些复杂的物理概念、现象予以再现，不仅可以增强飞行学员的动手实践能力，更可以加深学员对这些重要概念的理解。同时传统的课堂授课，学员看到的是公式推导、流动照片，可能会有部分视频帮助理解，这些概念对于飞行学员依然比较抽象，难以有直观的认识。而现场教学，一是时间有限，二是结合理论效果也较差。

鉴于此，设计一种现实可行，方便易用，演示效果及方法良好的教学装置具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种演示机翼升力及失速现象的教学装置，本实用新型的创新点在于：翼型上下面可分离，极大方便了软管的安装连接，使成本大为降低；其次该装置结合定量测量，利用流动显示将失速原理及现象很好的展示给飞行学员。该装置不仅适用于课堂演示教学领域，而且对于科普教学也具有参考、借鉴实用价值。

为设计一套好的教学装置，将一些对飞行学员非常重要的物理概念、现象予以再现，解决飞行学员传统课堂授课以及现场教学中存在的问题，本实用新型提出了一种演示机翼升力及失速现象的教学装置，该装置包括：机翼模型，支撑机构，软管，多管压力计，有色烟雾，动力装置，快速接头，螺帽。机翼模型为中空可拆式，机翼模型固定于支撑机构上，机翼模型上下表面中心线位置分别开有压力测孔，压力测孔内壁攻丝，与快速接头连接，软管与快速接头连接，用螺帽拧紧密封，并引出与多管压力计相连，动力装置放置于机翼模型前缘一定距离处，有色烟雾于动力装置出口位置布放。

优选的，为使教学演示装置容易获取、加工，同时解决以往软管不易安装、更换的问题，机翼模型采取上下翼面中空分离式，采用这种形式可以极大方便快速接头、软管等部件的安装、更换、检查等多项工作，整套装置成本低，安装、调试方便。

优选的，机翼模型上下翼面的连接方式为固定或活动连接等形式，对于一次性使用的，可采取胶粘方式，方便、快捷，反复使用的可采用活动式的螺栓连接，加工复杂度虽略有增加，但可反复使用以降低成本。

优选的，机翼模型加工材料为亚克力，此种材料易获取，成本低，易加工成型，质量轻，易携带。

优选的，机翼模型上下翼面对应位置开有数量相同的压力测孔，对应位置开孔保证试验数据对比有效性，上下位置数量相同方可保证数据有效性且减小偶然误差、系统误差等多种误差来源。

优选的，机翼模型上下翼面的压力测孔通过螺纹与快速接头相连，螺纹类型为密封式或采用普通螺纹配合密封圈方式，这样可以充分保证部件连接处的密封效果，对于提高装置的实验、模拟精度以及数据的可靠性，减小误差具有明显效果。

优选的，机翼模型支撑机构的角度及高度可调，机翼模型固定在支撑机构上之后，可以不断调整机翼迎角，通过一定改进，可以进行不同迎角升力系数曲线绘制实验。通过该支撑机构，一方面可以调节机翼模型的安装高度，实现机翼模型与支撑机构底面间距离的调整，以便使机翼模型翼弦高度适应风速发生装置出风口的高度；另一方面，可以调节机翼模型翼弦与支撑机构底面之间的夹角，从而改变机翼模型翼弦与风速发生装置出风口轴线的夹角，进行机翼翼弦与来流在水平面存在夹角时(即侧滑)的实验及模拟演示，从而进一步加深学生对有关知识的认知和理解。

优选的，风速发生装置为可调速的风速发生装置。通过调节，可使风速发生装置产生不同的风速，从而使得多管压力计显示发生变化，加深学员对有关知识的认识和理解。

优选的，风速发生装置为轴流风机或离心风机，教学演示时可采用小型或微型轴流风机或小微型离心风机，一方面可以有效降低成本，另外还考虑到作为演示设备、教具使用时的便携性。

优选的，快速接头一端旋进机翼模型时，快速接头表面要与模型外表面相平，避免对机翼模型表面气流造成干扰，导致实验及演示结果不准确。软管应长度相等，保证管路中的流阻相同，避免因长度不同带来的实验及演示误差。

通过本实用新型的一种演示机翼升力及失速现象的教学装置，该教学演示装置中的多管压力计可直观地展示所测机翼模型上下表面压力与大气压的压差，从而进行机翼升力原理模拟演示，而通过支撑机构不断增大模型迎角，再结合有色烟雾流动显示技术，又可进行飞机失速演示，将理论与实践结合，大力提升教学效果。本装置可很好的进行机翼升力、失速的教学演示，而且具有测量、观察方便，装置易加工、成本低，便于组装，操作简单，携行性好等优点，能很好的满足教学需求。

附图说明

图1为演示机翼升力及失速现象的教学装置的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体介绍一下本实用新型的具体实施方式。

实施例1

一种演示机翼升力及失速现象的教学装置，如图1所示，具体包括：机翼模型1、支撑机构2、软管3、多管压力计4、有色烟雾5、动力装置6、快速接头7、螺帽8，其中机翼模型1固定于支撑机构2上，机翼模型表面压力测孔内壁攻丝，攻丝类型为密封螺纹，内螺纹与快速接头7连接，本实施例中机翼模型上下表面压力孔采用8个均匀布置方案，软管3与快速接头7连接，利用螺帽8拧紧密封，并引出与多管压力计4相连，软管长度相同，动力装置6放置于机翼模型1前缘一定距离处。

教学演示时，可以固定模型支撑机构高度，通过机翼模型在较小迎角(不超过失速迎角)范围内的变化，进行机翼升力原理的教学演示。

实施例2

本实施例中的一种演示机翼升力及失速现象的教学装置，结构与实施例1基本相同，主要区别在于机翼模型翼弦与动力装置出口中心线在水平面的夹角不为零，机翼出现侧滑。

教学演示时，通过调整支撑机构倾角，即机翼模型翼弦与动力装置出口中心线在水平面的夹角，进行不同侧滑角下的机翼升力教学演示。

实施例3

本实施例中的一种演示机翼升力及失速现象的教学装置，结构与实施例2基本相同，主要区别在于：(1)支撑机构2倾角为零，机翼无侧滑；(2)机翼迎角较大(超失速迎角)；(3)动力装置6出口布放有色烟雾。

教学演示时，通过支撑机构将机翼模型迎角调整至较大迎角，此时在动力装置出口布放有色烟雾，流动显示与多管压力计结合进行失速演示，从而加深学员对失速现象的认识和理解。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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