[发明专利]全机风洞实验舵面操纵装置失效模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空空气动力学试验设备，尤其是一种用于全机风洞试验过程中，模拟舵面操纵装置失效状态的装置。

背景技术

全机风洞试验是依据空气动力学原理，将整个飞行器模型固定在风洞中，通过施加人工气流流过飞行器模型，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。全机风洞试验的主要目的是要获取飞机模型的各种空气动力参数的变化规律以及模拟飞机在不同流场、流速情况下的操纵性能，例如模拟各个操作舵面的受力情况。

飞行器的舵面如襟副翼、升降舵、全动平尾、方向舵、前翼等，都需要在风洞中测量其空气动力性能，其中，舵面的铰链力矩是设计飞行器操纵系统的重要依据。飞行器对舵面的基本要求是：舵面能产生足够的操纵力矩，以保证飞行器能在所要求的状态下飞行，舵面偏转到所要求角度的时间短，以保证飞行器具有良好的机动性，要满足这些要求必须知道舵面的铰链力矩的大小，以便设计合适的操纵面的助力器。风洞铰链力矩试验的目的即在于测量作用在飞行器舵面上的气动力对其转轴的力矩。

例如，中国发明专利CN 102901595 A中就公开了一种舵面铰链力矩测量方法，用于针对飞行器模型的舵面进行风洞实验时，利用天平测量所述舵面的铰链力矩。该现有技术中提及的对于舵面空气动力性能的测量，一般都是针对需要测量的某个部件进行的风洞实验，其测量的是飞机模型处于正常状体下，当舵面处于某种特定角度位置时，舵面的压力分布以及受力情况，基本上测量获得的数据是针对舵面的操控而言的，对于整个飞机模型的影响很小，一般没有专门的考虑。

然而，对于全机风洞实验而言，往往需要考虑很多特定情况下飞机模型的状态、操纵、受力等情况。例如，如果飞机模型的舵面处于失效状态，亦即舵面的操纵系统失灵，舵面处于自由状态，整个飞机模型的受力情况如何也是需要精确模拟的。

现有技术中，对于舵面状态的测量一般类似CN 102879172 A背景技术部分所述的那样，将舵面预设成各种固定的角度，记录这个固定角度下的受力情况，依次获得全部角度范围下整个舵面的受力情况。

但是，上述这种测量方式与舵面操纵装置失效状态下的受力情况是不一致的。图1显示的是一种通常类型的舵面，例如后缘襟翼的运动轨迹示意图，该舵面1安装在机翼2的后缘，其在起飞、巡航、降落等状态下会处于不同的位置，也就是说，舵面1的基本运行轨迹是既会发生角度偏转，同时还会存在一定的位移。因此，一方面舵面失效状态下其偏转角度应当是连续而不确定的，不可能将每一个角度预设下来进行测量，因此现有测量方法获得的角度范围值肯定是不连续的，因此模拟的情况也是离散的，存在遗漏是不可避免的。另一方面，由于舵面失效状态下的偏转并非绕着一个固定的转轴简单的偏转角度，而是在偏转角度的同时存在一定的位移，同时由于操纵装置失效，整个舵面在风洞的气流中处于完全的自由浮动状态，用现有方法是无法进行模拟的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全机风洞实验舵面操纵装置失效模拟装置，以减少或避免前面所提到的问题。

具体来说，本发明提供了一种全机风洞实验舵面操纵装置失效模拟装置，其可以模拟全机风洞实验条件下，舵面操纵装置失效时，舵面在风洞中的运动轨迹，以此提供最接近真实飞机运行状态下的实验数据。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种全机风洞实验舵面操纵装置失效模拟装置，用以模拟全机风洞实验条件下，舵面操纵装置失效时的运动轨迹，所述全机风洞实验舵面操纵装置失效模拟装置包括一个舵面，所述舵面通过第一转轴和第二转轴安装在飞行器模型的机翼上，所述第一转轴设置靠近所述飞行器模型的机身一侧，所述第二转轴设置远离所述飞行器模型的机身一侧；在所述机翼中对应设置有一个第一滑轨和一个第二滑轨，所述第一滑轨对应于所述第一转轴，所述第二滑轨对应于所述第二转轴，所述第一转轴以及第二转轴上均设置有轴承，这些轴承的内圈与所述第一转轴和第二转轴固定连接，外圈卡在所述第一滑轨和第二滑轨中并可沿着所述滑轨自由滑动。

优选地，所述第一滑轨和第二滑轨分别设置于所述舵面的两侧，将所述舵面夹持在当中。

优选地，所述第一滑轨和第二滑轨的结构完全相同。

优选地，所述第一滑轨和第二滑轨的形状与所述舵面的实际运行轨迹吻合。

优选地，所述舵面的中部设置相应的轴承以及第三滑轨，以使该轴承沿所述第三滑轨自由滑动，所述第三滑轨与第一滑轨、第二滑轨的结构完全相同，且其形状与所述舵面的实际运行轨迹吻合。