一種用於風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置的製作方法

2023-05-25 07:20:06

專利名稱：一種用於風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是滾轉振動裝置，具體說就是能夠測量飛行器大幅滾轉振動時氣動特性的一種用於風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置。屬於航空氣動力風洞試驗技術領域。
背景技術：
現代戰鬥機為了適應近距格鬥和全方位實施攻擊的要求，突出地追求超機動性和敏捷性，前者主要與大幅度、大角速率運動形態有關，後者主要指飛行器快速地從一種飛行狀態轉為另一種狀態的瞬態響應能力。這二者給飛行器設計帶來的主要問題是這兩者都與 氣動力的非定常、非線性有密切關係，在特定的飛行狀態下，氣動力的非定常和非線性影響佔統治地位。因此，為了把握現代戰鬥機的空氣動力特性，解決關鍵氣動力問題，在風洞中開展模型大振幅動態試驗研製是十分必要和迫切的。在風洞前期試驗中發現，用程序控制伺服電機自身的往復運動的方式來驅動模型滾轉振動，在設定小角度振幅和頻率時，電機輸出扭矩還是可以滿足需求的，模型實際振幅角度誤差也在接受範圍之內；但當電機設定角度達到大振幅滾轉試驗所要求的角度和頻率時，由於模型轉動慣量過大，電機的輸出扭矩難以滿足模型做正弦滾轉振動的要求。現有的滾轉設備難以滿足試驗需要。

發明內容
本發明是為了解決上述大振幅滾轉試驗中出現的問題，而設計一套滾轉振動機構，通過此機構把電機的連續旋轉運動轉變為模型的大振幅滾轉正弦振動，能滿足風洞試驗需要的一種風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置。採用的技術方案是
一種用於風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置，包括電機、減速器、振動機構、n型支架、天平支杆、六分量天平；所述的振動機構包括支座、上滑軌、下滑軌、上滑塊、下滑塊、u型塊，所述的電機輸出軸與減速器連接，通過減速器殼體前端與支座固定連接，支座的前端與n型支架的後端固定連接，天平支杆的前端與六分量天平固定連接，天平支杆後端插入n型支架內腔中，並由第一軸承和第二軸承予以支撐，u型塊固定在上、下滑塊上，上、下滑軌固定在支座上，其特徵在於所述的減速器輸出軸前端設有電機偏心輪，電機偏心輪插入u型塊的後滑道中；天平支杆後端設有支杆偏心輪，支杆偏心輪插入U型塊的前滑道中。本發明的工作原理
若要檢測飛行器大幅滾轉振動時的氣動特性，需要設計一種滾轉振動機構能夠使模型做大振幅滾轉振動，且振動要平穩。本機構可以實現模型振幅為60度正弦波滾轉振動。本發明具備必要的檢測條件，能快捷，準確地檢測出飛行器模型大幅滾轉振動時的氣動特性。具體做法是電機減速器帶動電機偏心輪做連續旋轉運動，電機偏心輪插在U形塊後滑槽中，天平支杆的偏心輪插在U形塊前滑槽中。電機偏心輪和天平支杆偏心輪偏心半徑不同，電機偏心輪的偏心半徑小於天平支杆偏心輪的偏心半徑。U形塊在上下方向上受到滑軌、滑塊的約束，只在水平方向上具有自由度。當電機連續旋轉時，電機偏心輪帶動U形塊左右運動，U形塊又帶動天平支杆偏心輪左右移動，天平支杆偏心輪的偏心半徑大於電機偏心輪偏心半徑，天平支杆只在滾抓方向上具有自由度，這樣就可以實現天平支杆的往復擺動。通過設計不同的電機偏心軸偏心半徑和天平支杆偏心軸偏心半徑之比，可以實現不同的滾轉角變化範圍。天平支杆前端設有常規六分量天平，通過在天平測量元件不同位置上粘貼的應變片組成的電橋可以測量飛行器模型試驗時所受到的氣動力載荷。雙正弦機構運動原理數學方程為
電機偏心輪偏心半徑為r、支杆偏心輪偏心半徑為R。電機偏心輪和支杆偏心輪每個時刻都有如下函數關係
r -sm. B1 = R-sm &
(KR)
當巧二卯『時馬郵所以,.郵=5.缸
r ■ sin 巧=及' sm &
a ^ a ■ f "/3 ■ v , /3 . .
-y sm ax = sin & & = arcsm、sin c^J = arcsm( sm CM)
模型的滾轉運動曲線是一個反函數曲線
是反函數曲線5= arc sm (^-si Ii 0 )和標準正弦函數5 = gsm OM的對比圖
說明& = aixsin( sia成)和0 = .sin 是很接近的，滾轉角變化規律可當作正弦波曲線。本發明的特點
(I)本發明採用大振幅試驗雙正弦滾轉振動測量裝置總體振動結構布局，即電機、減速器、振動機構、n架中部、天平支杆、六分量天平
整體連接形式，準確地完成了飛行器模型大振幅滾轉振動試驗的氣動特性的測量。(2)本發明採用了 「雙正弦振動機構」使滾轉振動機構呈特殊結構。(3)本發明設計科學、合理、富有創意，整體結構緊湊，體積小、低功耗、成本低廉，性能穩定、可靠，環境適用性和實用性較強，具有較好的發展前景。


圖I是本發明的結構示意圖。圖2是本發明的「雙正弦」運動轉換機構局部結構示意圖。圖3是本發明的電機偏心輪和支杆偏心輪角度差示意圖。
具體實施方式
一種用於風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置，包括電機I、減速器2、振動機構、n型支架9、天平支杆11、六分量天平12 ;所述的振動機構包括支座8、上滑軌4、下滑軌15、上滑塊5、下滑塊16、U型塊6，所述的電機I輸出軸與減速器2連接，通過減速器2殼體前端與支座8固定連接,支座8的前端與n型支架9的後端固定連接,天平支杆11的前端與六分量天平12固定連接，天平支杆11後端插入n型支架9內腔中，並由第一軸承10和第二軸承17予以支撐，U型塊6固定在上、下滑塊5、16上，上、下滑軌4、15固定在支座8上，其特徵在於所述的減速器輸出軸前端設有電機偏心輪3，電機偏心輪3插入U型塊6的後滑道13中；天平支杆11後端設有支杆偏心輪7，支杆偏心輪7插入U型塊的前滑道14中。權利要求
1.一種用於風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置，包括電機(I)、減速器(2)、振動機構、n型支架(9)、天平支杆(11)、六分量天平(12);所述的振動機構包括支座(8)、上滑軌(4)、下滑軌(15)、上滑塊(5)、下滑塊(16)、U型塊(6)，所述的電機(I)輸出軸與減速器(2)連接，通過減速器(2)殼體前端與支座(8)固定連接，支座(8)的前端與n型支架(9)的後端固定連接，天平支杆(11)的前端與六分量天平(12)固定連接，天平支杆(11)後端插入n型支架(9)內腔中，並由第一軸承(10)和第二軸承(17)予以支撐，U型塊(6)固定在上、下滑塊(5)、(16)上，上、下滑軌(4)、(15)固定在支座(8)上，其特徵在於所述的減速器輸出軸前端設有電機偏心輪(3)，電機偏心輪(3)插入U型塊(6)的後滑道(13)中；天平支杆(11)後端設有支杆偏心輪(7 )，支杆偏心輪(7 )插入U型塊的前滑道(14 )中。
全文摘要
一種用於風洞大振幅滾轉振動試驗的測量裝置。電機通過減速器與雙正弦機構支座相連，U型塊固定在滑塊上，滑軌固定在支座的上下框架上。減速器輸出軸前端設有偏心輪，偏心輪插入U型塊的後滑道中；天平支杆後端也設有偏心輪，偏心輪插入U型塊的前滑道中。本發明是一種新型的大振幅滾轉振動試驗測量裝置，通過設計特殊的「雙正弦滾轉振動」機構形式，可以實現飛行器的大幅度滾轉振動，並通過支杆前端的六分量天平測量飛型器大幅滾轉振動的動態氣動特性，能夠滿足風洞試驗要求。
文檔編號G01M9/06GK102721521SQ20111007609
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者崔青, 徐 明, 李勇, 江春茂, 潘金柱, 白雲龍 申請人:中國航空工業第一集團公司瀋陽空氣動力研究所