CN106017851B - 一种活动面操纵间隙模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活动面操纵间隙模拟装置，属于气动弹性试验技术领域。所述装置包括：活动面旋转轴，固定连接所述垂尾模型的活动面梁上，并转动连接在所述活动面操纵间隙模拟装置的本体上；旋转支臂，一端固定在活动面旋转轴上，另一端设置有间隙定位销；间隙定位销，位于间隙摇臂的一端开设的通孔内，而间隙摇臂又通过摇臂旋转轴转动连接在间隙模拟装置的本体上；旋转弹簧，构成所述旋转弹簧的弹簧丝的一端固定在摇臂旋转轴上，所述弹簧丝的另一端固定在间隙模拟装置的本体上，当垂尾模型转动时，使得间隙定位销触碰间隙摇臂的通孔内壁，进而带动间隙摇臂摆动使旋转弹簧发生弹性形变，模拟了垂尾模型的活动面间隙对飞机颤振特性的影响。

Description

一种活动面操纵间隙模拟装置
技术领域
本发明属于气动弹性试验技术领域，具体涉及一种活动面操纵间隙模拟装置。
背景技术
在飞机活动面的操纵系统中必然存在着间隙，所带来的操纵刚度的非线性化，会导致飞机发生极限环振荡，从而使飞机在低于设计颤振速度的情况下发生了颤振破坏。因此在飞机的颤振计算和颤振模型设计时，需要考虑活动面间隙对飞机颤振特性的影响，但活动面颤振模型体积较小，很难在模型内部进行操纵间隙的模拟。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种活动面操纵间隙模拟装置，能够模拟活动面的操纵间隙并能调节间隙的大小，从而能够在试验中模拟极限环振荡现象，来研究活动面间隙的大小对飞机颤振特性的影响。本发明涉及的装置设置在垂尾模型与机身模型之间，用于模拟当垂尾模型发生偏转时，垂尾模型的活动面间隙对飞机颤振特性的影响，所述活动面操纵间隙模拟装置包括活动面旋转轴、旋转支臂、间隙定位销、间隙摇臂以及旋转弹簧，其中，
活动面旋转轴，固定连接所述垂尾模型的活动面梁上，并转动连接在所述活动面操纵间隙模拟装置的本体上；
旋转支臂，一端固定在活动面旋转轴上，并沿垂直于所述活动面旋转轴轴线的方向向外延伸形成另一端；
间隙定位销，设置在旋转支臂的远离活动面旋转轴的一端上；
间隙摇臂，通过摇臂旋转轴转动连接在所述活动面操纵间隙模拟装置的本体上，并在远离摇臂旋转轴的一端上设置有通孔，所述间隙定位销置于所述通孔内；
旋转弹簧，构成所述旋转弹簧的弹簧丝的一端固定在摇臂旋转轴上，所述弹簧丝的另一端固定在所述活动面操纵间隙模拟装置的本体上。
优选的是，所述旋转支臂在远离活动面旋转轴的一端上设置有若干个销孔，间隙定位销能够置于任一销孔内，所述间隙摇臂上的通孔为三角形通孔，当所述间隙定位销运动时，能够接触所述三角形通孔的孔内壁，并能够继续运动从而带动所述间隙摇臂摆动。
在上述方案中优选的是，所述活动面操纵间隙模拟装置的本体上设置有容纳腔，用于容纳所述旋转弹簧，并在容纳腔上设置有上盖板，所述上盖板上穿孔，摇臂旋转轴穿过该孔并转动设置在所述上盖板上。
在上述方案中优选的是，所述上盖板在其与所述容纳腔连接处设置有若干螺孔，所述容纳腔上设置有匹配的同等螺孔，所述上盖板与所述容纳腔螺栓连接。
在上述方案中优选的是，所述上盖板在背离所述容纳腔的面上设置有两个限位柱，所述间隙摇臂向两个所述限位柱之间延伸有挡板，当所述间隙摇臂摆动时，带动所述挡板在两个限位柱之间摆动。
在上述方案中优选的是，所述摇臂旋转轴与所述上盖板轴承连接。
在上述方案中优选的是，所述活动面操纵间隙模拟装置的本体上在其与活动面旋转轴连接处固定有轴承支座，所述轴承支座与活动面旋转轴轴承连接。
本发明的有益效果在于：本发明设计的活动面操纵间隙模拟装置，将活动面的操纵系统由活动面内部移到活动面外部，用于模拟垂尾活动面的操纵间隙，并且本发明涉及的装置能通过将间隙定位销置于不同的销孔中以使活动面旋转轴具有不同的摆动幅度，或者，通过上面板与容纳腔之间的连接来调节间隙定位销位于间隙摇臂通孔的位置以使活动面旋转轴具有不同的摆动幅度，从而具备了调节间隙大小的功能，本发明装置结构紧凑高效，便于操作。
附图说明
图1为本发明活动面操纵间隙模拟装置的一优选实施例的位置关系示意图。
图2为本发明图1所示实施例的活动面操纵间隙模拟装置结构示意图。
图3为图1所示实施例的活动面操纵间隙模拟装置俯视图。
其中，1为活动面操纵间隙模拟装置，2为垂尾模型，3为机身模型，101为活动面旋转轴，102为活动面旋转轴承，103为旋转支臂，104为安装支臂，105为间隙摇臂，106为间隙定位销，107为上盖板，108为后盖板，109为旋转弹簧，110为摇臂旋转轴，111为摇臂旋转轴承，112为限位柱，113为挡板，201为活动面梁，301为机身梁。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明提供了一种活动面操纵间隙模拟装置，能够模拟活动面的操纵间隙并能调节间隙的大小，从而能够在试验中模拟极限环振荡现象，来研究活动面间隙的大小对飞机颤振特性的影响。
通常颤振模型风洞试验都不考虑舵面间隙的存在，设计计算也是按照线性来考虑，但实际结构中不可避免的存在间隙，就使模型刚度呈非线性的特性，本装置就用于模拟间隙并调节间隙的大小，在风洞试验中研究间隙对飞机颤振特性的影响。本发明涉及的装置如图1所示，设置在垂尾模型2与机身模型3之间，用于模拟当垂尾模型发生偏转时，垂尾模型的活动面间隙对飞机颤振特性的影响，所述活动面操纵间隙模拟装置包括活动面旋转轴101、旋转支臂103、间隙定位销106、间隙摇臂105以及旋转弹簧109，各部分连接关系参考图2，其中，
活动面旋转轴101，固定连接所述垂尾模型的活动面梁201上，并转动连接在所述活动面操纵间隙模拟装置1的本体上；
旋转支臂103的一端固定在活动面旋转轴101上，并沿垂直于所述活动面旋转轴101轴线的方向向外延伸形成另一端；
间隙定位销106，设置在旋转支臂103的远离活动面旋转轴101的一端上；
间隙摇臂105，通过摇臂旋转轴110转动连接在所述活动面操纵间隙模拟装置1的本体上，并在远离摇臂旋转轴110的一端上设置有通孔，所述间隙定位销106置于所述通孔内；
旋转弹簧109，构成所述旋转弹簧109的弹簧丝的一端固定在摇臂旋转轴110上，所述弹簧丝的另一端固定在所述活动面操纵间隙模拟装置1的本体上。
首先需要说明的是，所述活动面操纵间隙模拟装置1的本体为类似盒装的结构，参考图2，其包括两侧的安装支臂104，两个安装支臂104分别向后及向前翻边，形成两个连接端，前端通过在翻边上开螺孔连接至机身模型3的机身梁301上，后端通过在翻边上开螺孔连接一个后盖板108，在两个安装支臂104靠近后盖板108处容纳一个旋转弹簧109，旋转弹簧109的弹簧丝一端固定在后盖板108上，另一端固定在摇臂旋转轴110上，从而使得旋转弹簧109在摇臂旋转轴110的旋转作用力下拧紧或松动至反向作用。
可以理解的是，上述旋转弹簧为扭簧，由扭簧的弹簧丝围绕形成的本体中心轴线平行于摇臂旋转轴110。
可以理解的是，通过更换旋转弹簧109，可以使得作用在摇臂旋转轴110的力具备变化特性，也就是可以改变活动面操纵刚度的大小。
本发明通过两处改进使得操纵面间隙大小可调，具体的包括以下两个方面。
第一、在本实施例中，所述旋转支臂103在远离活动面旋转轴101的一端上设置有若干个销孔，参考图3，间隙定位销106能够置于任一销孔内，所述间隙摇臂105上的通孔为三角形通孔，这样，假设间隙摇臂固定，当间隙定位销106处于不同的销孔内时，即其在三角形通孔内的空间位置不同时，间隙定位销106的活动范围不同，从而使得活动面旋转轴101的可旋转范围不同，实际运动过程中，当所述间隙定位销106运动时，能够接触所述三角形通孔的孔内壁，并能够继续运动从而带动所述间隙摇臂105摆动。
第二，在另一个实施方案中，所述活动面操纵间隙模拟装置1的本体上设置有容纳腔，用于容纳所述旋转弹簧109，并在容纳腔上设置有上盖板107，所述上盖板107上穿孔，摇臂旋转轴110穿过该孔并转动设置在所述上盖板107上。
与安装支臂104向前、后翻边类似，安装支臂104在其与后盖板108连接处向上翻边，并在翻边上设置有若干螺纹孔，所述上盖板107在其与所述容纳腔翻边的螺纹孔连接处对应设置有若干螺孔，所述上盖板107与所述安装支臂104的上翻边螺栓连接。比如上盖板107上设置有第一孔、第二孔以及第三孔，安装支臂104上设置有第四孔、第五孔以及第六孔，当第一孔与第四孔螺栓连接，第二孔与第五孔螺栓连接，以及第三孔与第六孔螺栓连接时，上盖板107相对于安装支臂具有第一空间位置关系，当第一孔与第五孔螺栓连接以及第二孔与第六孔螺栓连接时，上盖板107与安装支臂104就具备了其它的空间位置关系，这种位置关系的变化进一步使得安装在上盖板107上的摇臂旋转轴110相对于活动面旋转轴101发生了变化，亦即间隙定位销106在三角形通孔内的位置关系发生了改变，从而具备了调节间隙大小的功能。
需要说明的是，所述间隙摇臂105上的通孔也可以是其它形状的通孔，只要保证间隙定位销106在该通孔不同位置处具有不同的活动范围即可。
另外需要说明的是，上述第二种调节间隙的结构中，安装支臂104的上翻边也可以仅有一个螺孔，同时，上盖板具有多个螺栓，或者，上盖板107具有一个螺孔，而所述的上翻边具有多个螺孔，再或者，上翻边及上盖板107均有多个螺孔，但数量可以不同。可以理解，只要保证上翻边的螺孔与上盖板107的螺孔对应位置关系具备可变性即可。
本实施例还提供了一种保护措施，即防止活动面的转动幅度过大的装置或结构，具体的参考图2或图3，所述上盖板107在背离所述容纳腔的面上设置有两个限位柱112，所述间隙摇臂105向两个所述限位柱112之间延伸有挡板113，当所述间隙摇臂105摆动时，带动所述挡板113在两个限位柱112之间摆动，且仅能在这两个限位柱112之间摆动。
本实施例中，所述摇臂旋转轴110与所述上盖板107轴承连接，具体的，在所述上盖板107的中间通孔中固定有摇臂旋转轴承111，摇臂旋转轴110套接在摇臂旋转轴承111内。
同理，所述活动面操纵间隙模拟装置的本体上在其与活动面旋转轴连接处固定有轴承支座，所述轴承支座与活动面旋转轴101轴承连接，具体的，活动面旋转轴101套设在活动面旋转轴承102内，而活动面旋转轴承102固定在轴承支座上。
本发明的工作原理为，垂尾模型2的活动面梁201旋转带动活动面旋转轴101转动，活动面旋转轴101转动时带动设置在其上的旋转支臂103转动，从而带动设置在旋转支臂103另一端的间隙定位销106摆动，初始时，由于间隙定位销106位于三角形通孔内，其具备一定的摆动裕度，当旋转支臂103摆动幅度过大时，使得间隙定位销106触碰到三角形通孔的孔内壁，此时，如果旋转支臂103继续摆动时，将会推动间隙定位销106挤压孔内壁，进而推动间隙摇臂105摆动，间隙摇臂105的摆动能够使得旋转弹簧发生变形运动，从而模拟了极限环振荡现象。
本发明的有益效果在于：本发明设计的活动面操纵间隙模拟装置，将活动面的操纵系统由活动面内部移到活动面外部，用于模拟垂尾活动面的操纵间隙，并且本发明涉及的装置能通过将间隙定位销置于不同的销孔中以使活动面旋转轴具有不同的摆动幅度，或者，通过上面板与容纳腔之间的连接来调节间隙定位销位于间隙摇臂通孔的位置以使活动面旋转轴具有不同的摆动幅度，从而具备了调节间隙大小的功能，本发明装置结构紧凑高效，便于操作。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种活动面操纵间隙模拟装置，其特征在于：设置在垂尾模型(2)与机身模型(3)之间，用于模拟当垂尾模型(2)发生偏转时，垂尾模型(2)的活动面间隙对飞机颤振特性的影响，所述活动面操纵间隙模拟装置(1)包括活动面旋转轴(101)、旋转支臂(103)、间隙定位销(106)、间隙摇臂(105)以及旋转弹簧(109)，其中，
活动面旋转轴(101)，固定连接所述垂尾模型(2)的活动面梁(201)上，并转动连接在所述活动面操纵间隙模拟装置(1)的本体上；
旋转支臂(103)，一端固定在活动面旋转轴(101)上，并沿垂直于所述活动面旋转轴(101)轴线的方向向外延伸形成另一端；
间隙定位销(106)，设置在旋转支臂(103)的远离活动面旋转轴(101)的一端上；
间隙摇臂(105)，通过摇臂旋转轴(110)转动连接在所述活动面操纵间隙模拟装置(1)的本体上，并在远离摇臂旋转轴(110)的一端上设置有通孔，所述间隙定位销(106)置于所述通孔内；
旋转弹簧(109)，构成所述旋转弹簧(109)的弹簧丝的一端固定在摇臂旋转轴(110)上，所述弹簧丝的另一端固定在所述活动面操纵间隙模拟装置(1)的本体上。
2.如权利要求1所述的活动面操纵间隙模拟装置，其特征在于：所述旋转支臂(103)在远离活动面旋转轴(101)的一端上设置有若干个销孔，间隙定位销(106)能够置于任一销孔内，所述间隙摇臂(105)上的通孔为三角形通孔，当所述间隙定位销(106)运动时，能够接触所述三角形通孔的孔内壁，并能够继续运动从而带动所述间隙摇臂(105)摆动。
3.如权利要求1所述的活动面操纵间隙模拟装置，其特征在于：所述活动面操纵间隙模拟装置(1)的本体上设置有容纳腔，用于容纳所述旋转弹簧(109)，并在容纳腔上设置有上盖板(107)，所述上盖板(107)上穿孔，摇臂旋转轴(110)穿过该孔并转动设置在所述上盖板(107)上。
4.如权利要求3所述的活动面操纵间隙模拟装置，其特征在于：所述上盖板(107)在其与所述容纳腔连接处设置有若干螺孔，所述容纳腔上设置有匹配的同等螺孔，所述上盖板(107)螺接在所述容纳腔上方。
5.如权利要求3所述的活动面操纵间隙模拟装置，其特征在于：所述上盖板(107)在背离所述容纳腔的面上设置有两个限位柱(112)，所述间隙摇臂(105)向两个所述限位柱(112)之间延伸有挡板(113)，当所述间隙摇臂(105)摆动时，带动所述挡板(113)在两个限位柱(112)之间摆动。
6.如权利要求3所述的活动面操纵间隙模拟装置，其特征在于：所述摇臂旋转轴(110)与所述上盖板(107)轴承连接。
7.如权利要求1所述的活动面操纵间隙模拟装置，其特征在于：所述活动面操纵间隙模拟装置(1)的本体上在其与活动面旋转轴(101)连接处固定有轴承支座，所述轴承支座与活动面旋转轴(101)轴承连接。
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