CN104359643B

CN104359643B - 基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台

Info

Publication number: CN104359643B
Application number: CN201410591003.7A
Authority: CN
Inventors: 牟伟强; 卜忱; 刘春明
Original assignee: AVIC Aerodynamics Research Institute
Current assignee: AVIC Aerodynamics Research Institute
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2018-06-22
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: CN104359643A

Abstract

本发明涉及一种基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台。在设计新一代战斗机时，均要求提供飞机在大迎角与大滚转角状态下的非定常空气动力特性，以便进行飞行特性分析研究。本发明包括：一种基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，其组成包括：支撑系统（26）、俯仰振荡系统（23）、滚转振荡系统（25），支撑系统安装在风洞上下转盘（24）之间，支撑系统与俯仰振荡系统连接，俯仰振荡系统与滚转振荡系统连接，俯仰振荡系统与滚转振荡系统运动轴线始终相交于实验模型的参考中心处。本发明用于基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验。

Description

基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台

技术领域：

本发明属于飞行器风洞动态试验设备，涉及一种基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台。

背景技术：

新一代战斗机要求在大迎角与大滚转角状态下作机动飞行，因此，在设计新一代战斗机时，均要求提供飞机在大迎角与大滚转角状态下的非定常空气动力特性，以便进行飞行特性分析研究。但是，至今的理论计算还不能满足这些要求，风洞实验仍是研究飞行器大迎角非定常气动特性的主要手段。以往风洞中模拟研究飞行器大迎角非定常气动特性的主要方法有旋转天平试验、大迎角强迫或自由振荡动导数试验。大机动战斗机的机翼平面形状通常具有小展弦比和大后掠边条特征，其流动特征是旋涡流动。研究表明，大迎角时动态特性具有很强的非线性和流动迟滞效应，并可引发某些特殊的飞行现象，如机翼摇滚。大迎角动态特性与小迎角时的特性有很大差别，有时迎角的微小变化会导致动稳定参数的很大变化，乃至会出现符号变化，从动稳定变为动不稳定。并且大迎角动态特性还与飞机振荡幅值大小有关。由于这一现象，仅用小振幅强迫振动方法测定动导数来表达大迎角非定常特性是不够的，除应发展大振幅强迫振动方法研究测定动导数外，还应发展大振幅高速率动态实验技术，在风洞中模拟飞行器真实运动或逼近真实状态条件下，测定非定常空气动力特性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，其组成包括：支撑系统、俯仰振荡系统、滚转振荡系统，所述的支撑系统安装在风洞上下转盘之间，所述的支撑系统与俯仰振荡系统连接，所述的俯仰振荡系统与滚转振荡系统连接，所述的俯仰振荡系统与所述的滚转振荡系统运动轴线始终相交于实验模型的参考中心处。

所述的基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，所述的支撑系统主要包括上立置轴、下立置轴、调整垫板、马达安装座、液压油管，所述的马达安装座与上下立置轴连接，所述的马达安装座通过上下转盘连接件与风洞连接，所述的调整垫板厚度根据现场装配的间隙确定，所述的液压油管内置于下立置轴内，待整套系统全部安装到位后，与外部油源采用快速接头连接。

所述的基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，所述的俯仰振荡系统包括液压马达、胀紧套、碳纤维弯刀、整流罩、转角位置检测元件、配重支杆及配重铅块，所述的液压马达与马达安装座之间采用法兰连接固定，所述的碳纤维弯刀与马达轴通过胀紧套连接，所述的整流罩与碳纤维弯刀采用螺钉连接，所述的转角位置检测元件安装在液马达的尾部，所述的碳纤维弯刀与马达出轴连接处圆口外侧安装配重支杆，所述的配重铅块数量根据整套系统安装后确定。

所述的基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，所述的滚转振荡系统包括电机减速器、安装座、大齿轮、小齿轮、主轴座、滚转轴、滚转支杆、零位开关及调整垫片，所述的主轴座与碳纤维弯刀小端接口通过直口销钉连接，所述的滚转支杆与滚转轴采用锥配合连接通过双向螺母拉紧，所述的零位开关通过顶丝安装在滚转轴上，所述的调整垫片安装在主轴座与安装座间，所述的滚转支杆通过轴承与滚转轴连接，所述的电机减速器通过大齿轮和小齿轮驱动滚转支杆运动。

有益效果：

1. 本发明本是一种能够在风洞中模拟飞行器在大迎角或大滚转角状态下作机动飞行动作的大振幅非定常实验平台，除了具有俯仰与滚转两个独立振荡运动的自由度外，还可实现俯仰与滚转双自由度耦合运动，使得该设备具有了更广泛的飞机机动性能的模拟能力。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2为本发明的支撑系统示意图。

附图3为本发明的俯仰振荡系统示意图。

附图4为本发明的滚转振荡系统示意图。

具体实施方式：

实施例1：

基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，由一个与风洞上下转盘24连接的支撑系统26、俯仰振荡系统23、滚转振荡系统25组成，所述的支撑系统安装在风洞上下转盘之间，所述的支撑系统与俯仰振荡系统连接，所述的俯仰振荡系统与滚转振荡系统连接，所述的俯仰振荡系统与所述的滚转振荡系统运动轴线始终相交于实验模型的参考中心处。

（一）支撑系统主要包括上立置轴1、下立置轴3、调整垫板4、马达安装座2、液压油管5，马达安装座与上下立置轴连接后，通过上下转盘连接件与风洞连接，调整垫板厚度根据现场装配的间隙确定，液压油管内置于下立置轴内，待整套系统全部安装到位后，与外部油源采用快速接头连接。

（二）俯仰振荡系统包括液压马达7、胀紧套8、碳纤维弯刀12、整流罩9、转角位置检测元件6、配重支杆10及配重铅块11。液压马达与马达安装座之间采用法兰连接固定，马达轴与碳纤维弯刀通过胀紧套连接，整流罩与碳纤维弯刀采用螺钉连接，转角位置检测元件安装在液马达的尾部，为避免机构运动过程中存在偏心现象，在碳纤维弯刀与马达出轴连接处圆口外侧安装配重支杆，配重铅块数量根据整套系统安装后确定。

（三）滚转振荡系统包括电机减速器13、安装座16、大齿轮19、小齿轮21、主轴座18、滚转轴15、滚转支杆22、零位开关14及调整垫片17。主轴座与碳纤维弯刀小端接口通过直口销钉连接，滚转支杆与滚转轴采用锥配合连接，双向螺母拉紧。零位开关通过顶丝安装在滚转轴上，用来定义滚转角零度基准。调整垫片安装在主轴座与安装座间，可快速调整大小齿轮间的径向距离，保证齿轮啮合间隙，减小滚转机构传动回差。滚转支杆通过轴承与滚转轴连接，电机减速器通过大小齿轮驱动滚转支杆运动。

实施例2：

根据实施例1所述的基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，支撑系统通过上下转盘连接件与风洞连接，内置于下立置轴内的液压油管与外部油源采用快速接头连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，俯仰振荡系统采用液压马达驱动液压马达通过法兰与支撑系统的马达安装座连接，碳纤维弯刀在液压马达的驱动下绕弯刀根部轴线进行俯仰运动。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，滚转振荡系统采用电机减速器驱动，机构传动间隙采用调整垫片消除，滚转振荡系统通过主轴座与碳纤维弯刀小端接口连接，滚转支杆绕自身轴线进行自由滚转运动。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4马达安装座与上立置轴、下立置轴采用直口销钉连接，上、下立置轴与风洞内的上下转盘连接件采用螺栓连接，调整垫板的厚度根据现场装配后设备与风洞转盘间的间隙确定，液压油管内置于下立置轴内，待整套系统全部安装到位后，与外部油源采用快速接头连接，支撑系统安装完毕后，进行俯仰振荡系统的安装。俯仰振荡系统为液压驱动，可绕马达轴线实现飞机模型的俯仰运动，振荡角度范围–60°～＋60°，液压马达与马达安装座之间采用法兰连接固定，马达出轴与碳纤维弯刀通过两组胀紧套连接，采用胀紧套连接可避免机构经常正反向摆动可能产生的间隙，同时胀紧套具有自定心作用并能够减小轴向空间。弯刀采用碳纤维复合材料制造，可减小马达的负载，减低系统运动部件的重量，提高系统运行指标。为减小设备气动阻力，碳纤维弯刀头部安装整流罩。转角位置检测元件安装在液压马达的尾部，可随时测量俯仰振荡系角度运行指标。配重可有效减低机构运动过程中由于偏心引起的震颤现象，配重支杆安装在碳纤维弯刀与马达出轴连接处圆口外侧，配重铅块数量待系统安装后确定，以达到静平衡指标为准，俯仰振荡系统安装完毕后，进行滚转振荡系统的安装。滚转振荡系统为电机减速器驱动，可绕支杆轴线实现飞机模型的滚转运动，滚转振荡角度范围–180°～＋180°。滚转振荡系统主轴座与俯仰振荡系统碳纤维弯刀小端接口通过直口销钉连接，滚转轴安装在主轴座内，滚转支杆与滚转轴采用锥配合连接，双向螺母拉紧，通过背在安装座上的电机减速器驱动小齿轮、大齿轮实现飞机模型的滚转运动，零位开关通过顶丝安装在滚转轴上，用来定义滚转角零度基准。齿轮长时间转动啮合会有磨损发生，可通过安装在主轴座与安装座间的调整垫片来调整两者径向距离以减小机构的回差间隙。

Claims

1.一种基于机电液压耦合驱动的俯仰–滚转两自由度实验平台，其组成包括：支撑系统、俯仰振荡系统、滚转振荡系统，其特征是：所述的支撑系统安装在风洞上下转盘之间，所述的支撑系统与俯仰振荡系统连接，所述的俯仰振荡系统与滚转振荡系统连接，所述的俯仰振荡系统与所述的滚转振荡系统运动轴线始终相交于实验模型的参考中心处；

所述的支撑系统主要包括上立置轴、下立置轴、调整垫板、马达安装座、液压油管，所述的马达安装座与上立置轴、下立置轴采用直口销钉连接，上、下立置轴与风洞内的上下转盘连接件采用螺栓连接，所述的调整垫板厚度根据现场装配的间隙确定，所述的液压油管内置于下立置轴内，待整套系统全部安装到位后，与外部油源采用快速接头连接；

所述的俯仰振荡系统包括液压马达、胀紧套、碳纤维弯刀、整流罩、转角位置检测元件、配重支杆及配重铅块，所述的液压马达与马达安装座之间采用法兰连接固定，所述的碳纤维弯刀与液压马达输出轴通过胀紧套连接，所述的碳纤维弯刀头部安装整流罩，所述的整流罩与碳纤维弯刀采用螺钉连接，所述的转角位置检测元件安装在液压马达的尾部，所述的碳纤维弯刀与液压马达输出轴连接处圆口外侧安装配重支杆，所述的配重铅块数量根据整套系统安装后确定，俯仰振荡系统为液压驱动，可绕液压马达轴线实现飞机模型的俯仰运动，振荡角度范围–60°～＋60°；

所述的滚转振荡系统包括电机减速器、安装座、大齿轮、小齿轮、主轴座、滚转轴、滚转支杆、零位开关及调整垫片，所述的主轴座与碳纤维弯刀小端接口通过直口销钉连接，所述的滚转支杆与滚转轴采用锥配合连接通过双向螺母拉紧，所述的零位开关通过顶丝安装在滚转轴上，所述的调整垫片安装在主轴座与安装座间，所述的主轴座通过轴承与滚转轴连接，所述的电机减速器固定在安装座上，所述的电机减速器通过大齿轮和小齿轮驱动滚转支杆运动。