[发明专利]一种高速风洞自由摇滚试验装置

说明书

本发明公开了一种高速风洞自由摇滚试验装置。该试验装置包括同中心轴的支杆前段和支杆后段，支杆前段的中心轴上设置有芯轴；芯轴的前端伸出支杆前段，前端端头上安装有用于固定连接试验模型的铜套；支杆后段的后端设置有与拐臂支撑连接的锥段；芯轴的前段、铜套的后方安装有球轴承；芯轴的后段依次固定有角接触球轴承和电磁离合器；支杆后段的中心轴上固定有角度编码器；支杆前段和支杆后段固定连接，支杆前段的电磁离合器和支杆后段的角度编码器通过联轴节连接；芯轴通过球轴承和角接触球轴承实现在支杆前段内自由滚转。该试验装置能够评估飞行器高速飞行时在不同迎角下的动态摇滚特性，指导飞行器的外形优化设计和飞行控制鲁棒性设计。

技术领域

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种高速风洞自由摇滚试验装置。

背景技术

飞行器在飞行过程中即是滚转角为零度，也会由于空气绕流的非对称流动分离、非对称涡和涡破裂等气动特性而产生非指令摇滚，根据气动布局的不同，在某些迎角下会产生极限环振动、双极限环振动甚至滚转发散的情况，严重影响飞行控制的稳定性，威胁飞行安全。

然而，目前的风洞试验无论尾撑、腹撑(背撑)还是翼尖支撑均采用固定支撑的方式，只能获得飞行器稳态气动特性和静稳定性，无法反应飞行器实际飞行过程中遇到的动态气动问题，为评估飞行器的动态气动特性带来不确定性和困难。

当前，亟需发展一种高速风洞自由摇滚试验装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速风洞自由摇滚试验装置。

本发明的高速风洞自由摇滚试验装置，其特点是，所述的试验装置包括同中心轴的支杆前段和支杆后段，支杆前段的中心轴上设置有芯轴；芯轴的前端伸出支杆前段，前端端头上安装有用于固定连接试验模型的铜套；支杆后段的后端设置有与拐臂支撑连接的锥段；

芯轴的前段、铜套的后方安装有球轴承，球轴承通过轴承挡圈和支杆前段的内台阶Ⅰ固定并定位；芯轴的后段依次固定有角接触球轴承和电磁离合器；支杆后段的中心轴上固定有角度编码器；支杆前段和支杆后段固定连接，支杆前段的电磁离合器和支杆后段的角度编码器通过联轴节连接；

芯轴通过球轴承和角接触球轴承实现在支杆前段内自由滚转。

进一步地，所述的铜套为锥型。

进一步地，所述的角接触球轴承为顺序安装在芯轴上的2对角接触球轴承，2对角接触球轴承之间通过内环挡圈和外环挡圈格挡，前方的角接触球轴承的前端面紧贴支杆前段的内台阶Ⅱ，后方的角接触球轴承的后端面通过固定螺钉Ⅰ固定在支杆前段的内台阶Ⅲ上轴承后挡圈定位，还通过套装在芯轴上的轴承螺母挡圈压紧。

进一步地，所述的电磁离合器为有中心孔的两片摩擦盘结构；一个有电磁线圈的摩擦盘与支杆前段同中心轴、与芯轴间隙配合，并通过固定螺钉Ⅱ固定在支杆前段的内台阶Ⅳ上；另一个摩擦盘与芯轴过渡配合，并通过紧定螺钉进行轴向定位、通过传动键进行周向定位。

进一步地，所述的支杆前段和支杆后段之间通过圆柱销定位。

进一步地，所述的支杆前段或支杆后段上开口，并通过拧紧与开口匹配的盖板上的沉头螺钉封闭开口。

进一步地，所述的支杆后段设置有定位键，通过定位键与拐臂支撑定位，支杆后段还设置有螺纹拉紧段，通过拉紧螺母拉紧拐臂支撑。

进一步地，所述的支杆后段内留有穿线孔，电磁离合器和角度编码器的线缆从穿线孔穿出与风洞测控系统连接。

本发明的高速风洞自由摇滚试验装置在风洞试验过程中，利用电磁离合器锁定芯轴，从而确保模型在风洞启动和关车时不受乱流影响，同时可以定位不同的起始滚转角；利用角度编码器实时测量模型的自由滚转角，提供模型不同试验条件下的动态自由摇滚时间历程，评估飞行器高速飞行时在不同迎角下的动态摇滚特性，从而指导飞行器的外形优化设计和飞行控制鲁棒性设计。