CN102818692B - 一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置 - Google Patents

Abstract

一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，包括试件、偏航动态天平、弯推杆、第一双铰链、第二双铰链、直推杆、弯支杆、气缸、拔杆和撞针；试件通过偏航动态天平固定在弯支杆上，使得试件可以绕偏航动态天平的转动中心振动；在偏航动态天平上贴有电阻丝应变片用来测量试件的角位移，在试件尾部装有撞针，由装配在弯支杆内部的触发机构强迫试件产生初始角位移，所述触发机构包括气缸、直推杆、第一双铰链、第二双铰链、弯推杆和拔杆；直推杆的一端与弯推杆通过第一双铰链和第二双铰链连接，直推杆的另一端与气缸连接在一起，拨杆与弯推杆连接在一起，试件由拨杆拔动撞针产生小幅自由偏航振荡。本机构将可忽略支杆干扰的最大偏航角提高至35°。

Description

一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置

技术领域

本发明涉及一种类飞船短钝外形飞行器偏航角自由振动试验装置。

背景技术

类飞船短钝外形大偏航角自由振动试验要求试验机构具有四个特点：1、能将试件安装在风洞的支撑系统上；2、试验机构必须有足够的刚度，不致在受力后断裂，损害试验系统中其它部件；3、试验机构配合风洞的攻角机构可实现一定范围偏航角的变化；4、在大偏航角试验条件下，试验机构必须处于试件的尾迹流中，减小支杆对流场的干扰。

早期国内的大偏航角动态试验弯支杆研究方面存在空白。原因是以往的我国的大偏航角动态研究多针对大长细比导弹外形，对这类外形，偏航阻尼量值较大，支杆干扰对整体结果影响较小。而对于类飞船短钝外形，由于其本身偏航阻尼很低，支杆干扰问题非常突出。目前，国内对类飞船短钝外形大偏航角的小干扰动态试验支杆机构的研究刚起步。

目前广泛用于动态偏航风洞试验装置，是一个直圆柱体支杆，连接试件和风洞支撑系统。这种装置的缺点是，大偏航角情况下，支杆将改变试件尾部的流场结构，从而影响试件的偏航阻尼量值。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，利用弯支杆机构，可将忽略支杆干扰的最大偏航角，从普通动态试验直支杆的15°，提高至35°。

本发明的技术解决方案：

一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，其特征在于包括：试件、偏航动态天平、弯推杆、第一双铰链、第二双铰链、直推杆、弯支杆、气缸、拔杆和撞针；

试件通过偏航动态天平固定在弯支杆上，使得试件可以绕偏航动态天平的转动中心振动；在偏航动态天平上贴有电阻丝应变片用来测量试件的角位移，在试件尾部装有撞针，由装配在弯支杆内部的触发机构强迫试件产生初始角位移，

所述触发机构包括气缸、直推杆、第一双铰链、第二双铰链、弯推杆和拔杆；直推杆的一端与弯推杆通过第一双铰链和第二双铰链连接，直推杆的另一端与气缸连接在一起，拔杆与弯推杆连接在一起，试件由拨杆拨动撞针产生小幅自由偏航振荡。

弯支杆为与所述类飞船短钝外形偏航角垂直方向弯曲20°。

所述偏航动态天平与弯支杆通过销钉连接。

偏航动态天平与试件通过锥配合螺钉拧紧。

撞针与试件通过螺钉连接。

所述初始角位移θ₀的取值范围为±1°～±3°。

所述试件的重心与偏航动态天平的转动中心重合。

本发明的技术方与现有技术相比带来的有益效果：

如果采用现有技术中的支杆机构进行类飞船短钝外形大偏航角的自由振动试验，那么支杆机构的干扰较大，无法取得满意的偏航阻尼的试验结果，如果采用现有技术中的支杆机构进行试验时满足支杆可忽略干扰的条件，那么最大偏航角为15°，无法满足类飞船短钝外形大偏航角的动态气动阻尼的获取要求。采用本发明试验装置，可以将动态试验机构可忽略支杆干扰的最大偏航角从15°提高至35°。

附图说明

图1为本发明类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置侧视图；

图2为本发明类飞船短钝外形大偏航角自由振动试验装置俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述：

本发明提供了一种用于类飞船短钝外形大偏航角自由振动试验装置，如图1和图2所示，包括：试件1、偏航动态天平2、弯推杆3、第一双铰链4、第二双铰链5、直推杆6、弯支杆7、气缸8、拨杆9和撞针10；

试件1通过偏航动态天平2固定在弯支杆7上，试件1的重心与偏航动态天平2的转动中心重合，使得试件1可以绕偏航动态天平2的转动中心振动，弯支杆7为与所述类飞船短钝外形偏航角垂直方向弯曲20°，偏航动态天平2与弯支杆7通过销钉连接，偏航动态天平2与试件1通过锥配合螺钉拧紧；在偏航动态天平2上贴有电阻丝应变片用来测量试件1的角位移，在试件1尾部装有撞针10，由装配在弯支杆7内部的触发机构强迫试件1产生初始角位移，撞针10与试件1通过螺钉连接，所述初始角位移θ₀的取值范围为±1°～±3°。

所述触发机构包括气缸8、直推杆6、第一双铰链4、第二双铰链5、弯推杆3和拔杆9；直推杆6的一端与弯推杆3通过第一双铰链4和第二双铰链5连接，直推杆6的另一端与气缸8连接在一起，拨杆9与弯推杆3连接在一起，试件1由拔杆9拨动撞针10产生小幅自由偏航振荡。

本发明试验装置主要用于进行类飞船短钝外形大偏航角自由振动试验，这个试验需要在风洞中进行，试件1通过弯支杆7安装在风洞的支撑系统上，动态试验时，试件1由拔杆9拨动撞针10产生小幅偏航振荡。弯支杆7为与所述类飞船短钝外形偏航角垂直方向弯曲20°，即弯支杆7的直段与试件1存在20°预偏角，从而当试件1处于大偏航角状态时，支杆与来流的夹角比相应的直支杆的夹角小20°，使支杆一直处于模型的尾迹流中，减小支杆对流场的干扰。弯支杆7机构中直推杆6与弯推杆3通过双铰链4和5连接，从而实现推力转向。普通动态试验中可忽略支杆干扰的最大偏航角为15°，本动态试验机构将可忽略支杆干扰的最大偏航角提高至35°。本发明可以为类飞船短钝外形飞行器大偏航角动态阻尼特性试验提供服务。

类飞船短钝外形大偏航角自由振动试验装置的使用过程如下：

首先将试件、偏航动态天平、弯支杆、推杆和气缸机构安装到风洞的支撑系统上。然后，风洞攻角机构将气缸和支杆调至预定试验偏航角。气缸推动直推杆，通过双铰链机构推动弯推杆，弯推杆上的拔杆拔动与试件连接的撞针，从而使试件产生偏航方向的小幅自由振荡。通过伸进试件部分支杆的上弯，使试件与支杆存在20°预偏角，所以本弯支杆机构可支撑完成更大偏航角的动态阻尼试验。

试验时，先启动风洞，风洞流场均匀后，控制触发机构推动试件1，使它偏离平衡位置，产生一个初始角位移θ₀(一般取θ₀＝±1°～±3°)，然后松开触发机构，使试件1作自由振动。在弹性力和气动力的作用下，试件1自由振动的振幅将随时间而逐渐衰减，通过对衰减的角度振幅曲线的分析可以获得试件1的偏航阻尼。

Claims (5)

1.一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，其特征在于包括：试件(1)、偏航动态天平(2)、弯推杆(3)、第一双铰链(4)、第二双铰链(5)、直推杆(6)、弯支杆(7)、气缸(8)、拨杆(9)和撞针(10)；

试件(1)通过偏航动态天平(2)固定在弯支杆(7)上，使得试件(1)可以绕偏航动态天平(2)的转动中心振动；在偏航动态天平(2)上贴有电阻丝应变片用来测量试件(1)的角位移，在试件(1)尾部装有撞针(10)，由装配在弯支杆(7)内部的触发机构强迫试件(1)产生初始角位移，

所述触发机构包括气缸(8)、直推杆(6)、第一双铰链(4)、第二双铰链(5)、弯推杆(3)和拨杆(9)；直推杆(6)的一端与弯推杆(3)通过第一双铰链(4)和第二双铰链(5)连接，直推杆(6)的另一端与气缸(8)连接在一起，拨杆(9)与弯推杆(3)连接在一起，试件(1)由拨杆(9)拨动撞针(10)产生小幅自由偏航振荡；

弯支杆(7)为与所述类飞船短钝外形偏航角垂直方向弯曲20°，所述初始角位移θ₀的取值范围为±1°～±3°。

2.根据权利要求1所述的一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，其特征在于：所述偏航动态天平(2)与弯支杆(7)通过销钉连接。

3.根据权利要求1所述的一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，其特征在于：偏航动态天平(2)与试件(1)通过锥配合螺钉拧紧。

4.根据权利要求1所述的一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，其特征在于：撞针(10)与试件(1)通过螺钉连接。

5.根据权利要求1所述的一种类飞船短钝外形偏航角自由振动试验装置，其特征在于：所述试件(1)的重心与偏航动态天平(2)的转动中心重合。