[发明专利]一种用于风洞大振幅滚转振动试验的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是滚转振动装置，具体说就是能够测量飞行器大幅滚转振动时气动特性的一种用于风洞大振幅滚转振动试验的测量装置。属于航空气动力风洞试验技术领域。

背景技术

现代战斗机为了适应近距格斗和全方位实施攻击的要求，突出地追求超机动性和敏捷性，前者主要与大幅度、大角速率运动形态有关，后者主要指飞行器快速地从一种飞行状态转为另一种状态的瞬态响应能力。这二者给飞行器设计带来的主要问题是这两者都与气动力的非定常、非线性有密切关系，在特定的飞行状态下，气动力的非定常和非线性影响占统治地位。因此，为了把握现代战斗机的空气动力特性,解决关键气动力问题 ,在风洞中开展模型大振幅动态试验研制是十分必要和迫切的。在风洞前期试验中发现，用程序控制伺服电机自身的往复运动的方式来驱动模型滚转振动，在设定小角度振幅和频率时，电机输出扭矩还是可以满足需求的，模型实际振幅角度误差也在接受范围之内；但当电机设定角度达到大振幅滚转试验所要求的角度和频率时，由于模型转动惯量过大，电机的输出扭矩难以满足模型做正弦滚转振动的要求。现有的滚转设备难以满足试验需要。

发明内容

本发明是为了解决上述大振幅滚转试验中出现的问题，而设计一套滚转振动机构，通过此机构把电机的连续旋转运动转变为模型的大振幅滚转正弦振动，能满足风洞试验需要的一种风洞大振幅滚转振动试验的测量装置。

采用的技术方案是：

一种用于风洞大振幅滚转振动试验的测量装置，包括电机、减速器、振动机构、Π型支架、天平支杆、六分量天平；所述的振动机构包括支座、上滑轨、下滑轨、上滑块、下滑块、U型块，所述的电机输出轴与减速器连接，通过减速器壳体前端与支座固定连接，支座的前端与Π型支架的后端固定连接，天平支杆的前端与六分量天平固定连接，天平支杆后端插入Π型支架内腔中，并由第一轴承和第二轴承予以支撑，U型块固定在上、下滑块上，上、下滑轨固定在支座上，其特征在于所述的减速器输出轴前端设有电机偏心轮，电机偏心轮插入U型块的后滑道中；天平支杆后端设有支杆偏心轮，支杆偏心轮插入U型块的前滑道中。

本发明的工作原理：

若要检测飞行器大幅滚转振动时的气动特性，需要设计一种滚转振动机构能够使模型做大振幅滚转振动，且振动要平稳。本机构可以实现模型振幅为60度正弦波滚转振动。

本发明具备必要的检测条件，能快捷，准确地检测出飞行器模型大幅滚转振动时的气动特性。具体做法是：电机减速器带动电机偏心轮做连续旋转运动，电机偏心轮插在U形块后滑槽中，天平支杆的偏心轮插在U形块前滑槽中。电机偏心轮和天平支杆偏心轮偏心半径不同，电机偏心轮的偏心半径小于天平支杆偏心轮的偏心半径。U形块在上下方向上受到滑轨、滑块的约束，只在水平方向上具有自由度。当电机连续旋转时，电机偏心轮带动U形块左右运动，U形块又带动天平支杆偏心轮左右移动，天平支杆偏心轮的偏心半径大于电机偏心轮偏心半径，天平支杆只在滚抓方向上具有自由度，这样就可以实现天平支杆的往复摆动。通过设计不同的电机偏心轴偏心半径和天平支杆偏心轴偏心半径之比，可以实现不同的滚转角变化范围。

天平支杆前端设有常规六分量天平，通过在天平测量元件不同位置上粘贴的应变片组成的电桥可以测量飞行器模型试验时所受到的气动力载荷。

双正弦机构运动原理数学方程为：

电机偏心轮偏心半径为r 、支杆偏心轮偏心半径为R。电机偏心轮和支杆偏心轮每个时刻都有如下函数关系：

                                                          （r<R）

当时   所以     

    

模型的滚转运动曲线是一个反函数曲线 

是反函数曲线和标准正弦函数的对比图

说明 和是很接近的,滚转角变化规律可当作正弦波曲线。

本发明的特点：

(1）本发明采用大振幅试验双正弦滚转振动测量装置总体振动结构布局，即电机、减速器、振动机构、Π架中部、天平支杆、六分量天平

整体连接形式，准确地完成了飞行器模型大振幅滚转振动试验的气动特性的测量。

(2）本发明采用了“双正弦振动机构”使滚转振动机构呈特殊结构。

(3）本发明设计科学、合理、富有创意，整体结构紧凑，体积小、低功耗、成本低廉，性能稳定、可靠，环境适用性和实用性较强，具有较好的发展前景。

附图说明

图1是 本发明的结构示意图。