[发明专利]连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的竖直强制同步式电动驱动装置

说明书

本发明公开了一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的竖直强制同步式电动驱动装置。本发明用于实现连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的平面三自由度运动，本发明导向元件导轨滑块及驱动元件伺服电机采用竖直布置，采用一体式滑台在机械层面上强制性保证同组驱动的同步性，整个连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的竖直强制同步式电机驱动装置在纵向平面内的机构原理为平面三自由度机构。本发明具有整体刚度好、结构简单、空间复用、可消除侧向力、同步精度高、驱动负载大、稳定性高、抗冲击能力强、安全可靠性高等特点。

技术领域

本发明属于连续式跨声速风洞试验技术领域，涉及一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的竖直强制同步式电动驱动装置，该装置用于实现连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的平面三自由度运动。

背景技术

风洞是用于验证各型航空航天飞行器、高速动车组等气动外形是否合理的重要试验装置，其主要原理是通过在风洞中模拟出对象运行时的外部气体流场特性(马赫数、雷诺数、普朗特数等)，并对被试验对象在模拟流场中的测量参数做出一系列的评估，从而实现对其真实工作情况下特性的预知。

根据流场产生的方式，风洞可分为暂冲式和连续式。暂冲式风洞气体流场产生的原理是：在风洞两端分别预先产生一定的高压气体与负压气体，然后同时打开两端的气阀沟通高压与负压，即可产生流场；而连续式风洞一般是依靠大型的轴流风机作为驱动来产生流场。根据风洞可模拟的气体流流场流速范围不同，可分为亚声速、跨声速、超声速、高超声速风洞；跨声速是指马赫数在0.8～1.2之间的流速，1马赫的速度换算大约相当于声速(340m/s)。为了精确控制风洞中流场的参数，需利用相关的风洞试验特种装置对流场进行调节，而其中喷管段是整个风洞中调节气体流场最为关键、直接的部分。喷管段一般是通过一定的型面来改变流场的参数，对于暂冲式风洞，由于其流场作用时间短，流场马赫数高，一般采用具有固定型面喷管段进行调节；而对于连续式风洞，由于其要求具有连续的马赫数调节能力，一般是采用可调型面的喷管段。

根据连续式风洞喷管段可调型面中柔性壁(或称柔板)所占的比例不同，进一步又可分为半柔壁与全柔壁。全柔壁喷管的可调型面全部由柔性壁组成；半柔壁喷管的可调型面一般是由可调收缩段、喉块、柔板组成(布置顺序为气流方向)。对于连续式跨声速风洞喷管段半柔壁，能否保证其整个型面成形的精度就是能否保证风洞试验结果可靠性最关键的问题，因此喷管段对气体流场相关参数控制的精度，是评价其工作能力的关键指标。由于喉块分别连接可调收缩段与柔板，因此保证连续式跨声速风洞喷管段半柔壁的喉块实现预定空间位姿的精度，对保证整个半柔壁成形的精度具有决定性的作用。

喉块传统的工作方式为“框架摆动式”，其缺点是整体摆动质量大、控制精度低、空间运动范围大，且不能提供横向连接的高刚度性，一般只适用于中小型风洞。本发明针对所有(特别是大型)的连续式跨声速风洞喷管段半柔壁的喉块，喉块的质量可达50～60吨，创新性地提出一种竖直强制同步式电动驱动装置，以满足风洞试验的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的竖直强制同步式电动驱动装置，可强制性实现组内的精确同步，能消除导轨(8)上的侧向力，完成重型负载的驱动，通过多个电机(9)抱闸和梯形丝杠(7)自锁可保证设备的安全性与可靠性。