[实用新型]一种可复校核的双位移滚转动导数试验装置

说明书

本实用新型公开了一种可复校核的双位移滚转动导数试验装置，包括天平测量元件、前端位移元件和后端位移元，所述天平测量元件与前端位移元件为一体化结构，前端位移元件的末端与传动装置的支杆固定连接，天平测量元件的末端与中心轴固定连接，中心轴通过摇臂上连接有后端位移元件，后端位移元件通过铰链滑块与传动装置的综合接头连接用于获取滚转角位移；本实用新型发展了独特的装置设计思想，突破了采用传统单独滚转位移元件进行测量的测量方式，在不同位置设置可复校核的双位移测量元件，二者彼此监测，相互校正，位移元件采用铰链的方式，避免了安装预应力对位移元件测量的影响，同时也削弱了气动载荷对测量元件的附加应力。

技术领域

本发明涉及空气动力试验中的测量技术领域，具体来说是涉及一种可复校核的双位移滚转动导数试验装置，适用于高、低速风洞飞行器滚转动导数试验中对滚转动导数的测量。

背景技术

近年来，强迫振动试验方法是一种常见的风洞动导数试验方法。强迫振动方法是使用激振器强迫模型在某一自由度下作固定频率和固定振幅的简谐振动（偏转或平移）运动。其具体的实施过程为：将试验模型通过弹性元件或轴承用尾支杆支撑在风洞中，构成一个弹性系统。试验时，动导数试验装置与模型一起通过激振器在某个自由度下作固定频率、振幅的简谐振动，通过位移元件测量模型的运动参数，通过天平测量元件测量作用在模型上的空气动力与力矩，以及作用在模型——天平系统上的惯性力与力矩，经数据处理后得到动导数值，用这种方法可测量全部的动导数。

在涉及到飞行器模型滚转动导数试验装置时，位移元件一端与传动轴固定连接一端与支杆固定连接，而天平测量元件与位移元件是分离的，天平测量元件与传动轴连接；因为各个元件之间的连接是存在间隙的。传动装置的间隙控制问题，是动导数试验装置作动机构固有的问题，也是导致试验误差的主要原因。分析原因认为，一台动导数试验装置由多个零部件组成的，各传动部件（如轴承）之间必然存在间隙，同时现有的滚转位移元件，由于采用了四片薄壁梁结构，飞行器气动载荷不仅容易导致其结构出现弯曲变形，造成附加输出，而且还会产生严重的非线性输出，此种位移元件在安装固定的过程中，也容易叠加结构应力，导致测试波形失真。除此之外，通常情况下，位移测量元件布局于距天平测量元件后端较近的区域，其目的是提升两元件同一时刻的响应速度，减小惯性载荷作用于位移测量元件，同时也减小了传力部件变形、摩擦等环节对位移测量元件的影响，但这种布局也存在着不足：布局于天平测量元件后端的位移测量元件是通过中心轴、主轴、支杆、轴承等构成的传动部件，传动施力端距离测量元件距离较长，加之装置在试验中轴承固有间隙的存在，受载后各部件位置产生相对变化，对位移测量元件的测量有着直接的影响。

发明内容

本发明为了解决传统滚转动导数试验装置在进行风洞试验时位移元件测试波形的失真的缺陷，提供了一种可复校核的双位移滚转动导数试验装置，完成对试验模型静、动态载荷以及滚转动导数的精确测量，本发明的装置采用独特的带铰链结构的位移元件以及双位移测量元件，通过有限元分析合理选择各元件的结构尺寸，调节各分量的灵敏度，增强了装置的承载能力，提高了滚转动导数的测量准度，并提高风洞试验安全性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可复校核的双位移滚转动导数试验装置，包括天平测量元件、前端位移元件和传动装置，所述传动装置包括中心轴，中心轴通过主轴、摇臂、偏心轴等部件与电机连接，

所述天平测量元件与前端位移元件为一体化结构轴向套在传动装置的中心轴上，一体化结构的前端位移元件的末端与传动装置的支杆固定连接，一体化结构的天平测量元件的末端与中心轴固定连接，

所述摇臂上连接有后端位移元件，后端位移元件通过铰链滑块与传动装置的综合接头连接用于获取滚转角位移；

在电机的带动下，传动装置中的中心轴、偏心轴、摇臂发生角位移，从而使得前段位移元件和后端位移元件发生形变，根据惠斯顿电桥原理，在两个位移元件上分别粘贴应变计组成惠斯顿电桥，将角位移大小转化为电信号，从而进行位前端和后端移元件的校准。