[发明专利]一种高速风洞平移振动动导数试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，该装置由平移支杆结构(1)、滑轨(2)和涡卷弹簧平衡结构(3)组成；涡卷弹簧平衡结构(3)位于平移支杆结构(1)下方；

平移支杆结构(1)由支杆(6)、支杆接头(7)、滑轨轨套(8)、偏心凸轮(9)、凸轮槽(10)、轨套座(11)、电机(12)组成；滑轨轨套(8)安装于轨套座(11)侧面，轨套座(11)前、后端分别安装支杆接头(7)和凸轮槽(10)；支杆(6)固定在支杆接头(7)上，偏心凸轮(9)能够在电机(12的驱动下旋转，凸轮槽(10)在偏心凸轮(9)带动下上下运动；滑轨轨套(8)与沿竖直方向固定在风洞基座(5)上的滑轨(2)配合；

涡卷弹簧平衡结构(3)由张线(13)、平面涡卷弹簧(14)、驱动电机(15)、螺杆(16)、齿轮(17)组成；平面涡卷弹簧(14)和齿轮(17)固定于风洞底板上，平面涡卷弹簧(14)内端固连于齿轮(17)中心；驱动电机(15)的电机螺杆(16)驱动齿轮(17)旋转；张线(13)一端连接平面涡卷弹簧(14)外端，另一端固连于凸轮槽(10)上。

2.如权利要求1所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，电机(12)输出轴连接偏心凸轮(9)转动中心，凸轮槽(10)与偏心凸轮(9)外型面滑动接触。

3.如权利要求1所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，平面涡卷弹簧(14)与齿轮(17)中心重合。

4.如权利要求3所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，平面涡卷弹簧(14)与齿轮(17)安装于带滚珠轴承的安装轴上。

5.如权利要求1所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，滑轨轨套(8)固定在轨套座(11)两侧面，滑轨轨套(8)上有沿竖直方向的轨道槽。

6.如权利要求1所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，每个平面涡卷弹簧(14)上连接两根张线(13)。

7.如权利要求1所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，平面涡卷弹簧(14)为非接触式，涡卷弹簧平衡结构(3)包含两个平面涡卷弹簧(14)，平面涡卷弹簧(14)的各参数为：变形角10rad，扭矩300Nm，簧片截面厚度4mm，簧片截面宽度80mm，内径45mm，最大外径500mm，圈数为10圈，节距约50mm。

8.如权利要求6所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，张线沿竖直方向延伸。

9.如权利要求1所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置，其特征在于，平面涡卷弹簧(14)在模型(4)运动过程中，由于模型(4)上下平移运动平面涡卷弹簧(14)外端也同时做上下运动，导致的拉力变化量须不超过静态拉力的10％。

10.使用如权利要求1～9任一所述的一种高速风洞平移振动动导数试验装置测量模型动态气动力的方法，其特征在于：试验前预估模型在指定迎角下的静态法向力，将模型运动至中间位置后锁定平移支杆结构的电机，控制涡卷弹簧结构中的驱动电机运转施加相等的拉力后保持驱动电机锁定，风洞运行并使用天平测量获得实际的静态法向力；然后根据实际的静态法向力大小，第二次自动调整涡卷弹簧平衡结构施加相等的拉力；此后，控制平移支杆结构的电机驱动支杆上下平移运动，涡卷弹簧结构中的驱动电机在此过程中保持静止，即可在平衡力的作用下测量模型动态气动力。