CN106768816B - 一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，电机和减速器相连，减速器通过法兰盘和支架连接；减速器前端连接偏心轮，偏心轮在传动架的滑槽里滑动，传动架通过弧形滑轨、滑块和支架连接；天平支杆后端通过圆锥配合和传动架连接；弹簧角度天平的两端分别和传动架和支架连接。本发明是一种尾振动俯仰动导数实验测量装置，通过设计特殊的振动机构，弹簧角度天平和五分量天平，能够测量飞行器的俯仰直接导数和偏航直接导数及诱导的交叉导数能够满足风洞实验需求。

Description

一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置
技术领域
本发明是一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，能够测量飞行器的俯仰直接导数和偏航直接导数及诱导的交叉导数，属于航空气动力实验技术领域。
背景技术
动稳定性导数简称动导数，它是飞行器六个气动系数(即三维直角坐标系中三个力和三个力矩系数)对飞行器姿态参数时间变化率(p、q、r、α、β、dV/dt)的导数。动导数是飞行器引导系统、控制系统及动态品质分析中不可缺少的原始气动参数。特别是对于航天飞机、飞船、先进性能军用战斗机，它们都要在大迎角下飞行，通常会出现气流分离、涡的脱落与破裂、纵向与横向运动的气动交感以及迟滞等现象，动导数对飞行器气动特性则有更大的影响。
该尾振动俯仰动导数实验测量装置能够测量飞行器的俯仰直接导数，偏航直接导数及诱导的交叉导数。现有的俯仰动导数实验测量装置支杆不动，天平围绕飞行器中心做正弦振动，由于细长体的飞行器其内部空间狭小，现有动导数装置已无法满足实验要求。该装置通过设计特殊的振动转换机构实现支杆、天平、飞行器围绕飞行器中心整体正弦振动，同时设计弹簧天平实现飞行器的角度测量。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的不足，而提供通过采用弧形滑轨滑块、五分量天平和弹簧天平能够测量细长体飞行器和，设计提供了一种俯仰动导数天平装置，能够测量飞行器的俯仰直接导数和偏航直接导数及诱导的交叉导数，能够满足风洞实验的需求。
本发明技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
提供一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，该测量装置包括电机(1)、减速器(2)、壳体(3)、弹簧(5)、传动架(6)、空心锥套(7)、天平支杆(8)、五分量天平(9)、滑块(4)、弧形滑轨(10)和偏心轮(11)；
电机(1)、减速器(2)、传动架(6)、空心锥套(7)、滑块(4)和弧形滑轨(10)均设置在壳体(3)内，电机(1)与减速器(2)动力联接；偏心轮(12)联接在减速器(2)的输出轴上，并通过轴承支撑；偏心轮(12)包括圆柱和偏心柱，所述的圆柱一端与减速器(2)的输出轴联接，另一端的周缘上设置所述的偏心柱，随着圆柱转动，所述的偏心柱做环向运动；
传动架包括输入框，所述偏心柱插在所述输入框内，且所述输入框开口宽度大于偏心轮外径，所述输入框开口高度与偏心柱外径相同；所述的偏心柱能够在输入框的开口中左右滑动；在所述传动架上下两端分别设有弹簧(5)，上下设置的弹簧构成弹簧角度天平；
所述的传动架与滑块固定连接，所述的滑块滑动设置在两个弧形滑轨之间；所述的滑块还与空心锥套一端固定连接，所述空心锥套另一端连接天平支杆；所述天平支杆与五分量天平(9)固定连接。
五分量天平结构布局形式为：前后位置布局成三柱梁形式，中心位置布局成十字梁形式，在三柱梁及十字梁上粘贴应变片组成电桥，电桥的输入输出端分别和外接控制器相关连接线端连接。
本发明的工作原理
测量细长体飞行器的俯仰直接导数，偏航直接导数及诱导的交叉导数，需要设计一种尾振动机构，能够使飞行器做振幅1度的正弦振动，振动平稳可靠。同时需要测量飞行器的气动载荷，飞行器的振动角度。
进一步，更具体的做法是：电机减速器电动偏心轴连续旋转运动，偏心轴上安放深沟球轴承，轴承在传动架的滑槽里滑动，传动架固定在滑块上，传动架左右方向上受到约束，只在上下方向上具有自由度，传动架只能以弧形滑轨中心上下滑动。这样偏心轮的连续旋转运动转化为滑槽上下运动，进而转化为天平支杆绕弧形滑轨中心做正弦振动。通过合理设计偏心轮的偏心距，和选取弧形滑轨的旋转半径，可以实现五分量天平、飞行器绕弧形滑轨中心做正弦振动，且振动角度为1度。
弹簧角度天平要实现在大变形下测量飞行器振动角度。飞行器做1度的正弦振动时，弹簧角度天平变形约为12mm。弹簧角度天平设计成迂回曲折梁形式，这样能满足梁在大变形下，承受应力满足天平设计要求。天平梁中心处粘贴上四片应变片，组成一个电桥，先通过加载求出角度幅值和电压值的函数关系公式。在试验中通过测得电桥电压输出求出模型角度幅值。
俯仰五分量天平用来测量模型的气动载荷；升力、俯仰力矩、侧力、偏航力矩、滚转力矩。五分量天平前后位置布局成三柱梁形式，中心位置布局成十字梁形式，这样能实现天平各元灵敏度匹配，提高滚转力矩元灵敏度。五分量天平每一元组成一个电桥，实现各元气动载荷的测量。
本发明优点
1，本发明采用尾振动俯仰动导数测量装置总体振动结构布局，即电机、减速器、偏心轮、传动架、弧形滑轨滑块、天平支杆、五分量天平、弹簧角度天平等整体连接形式，准确的完成俯仰直接导数，偏航直接导数及诱导的交叉导数检测。
2，本发明采用天平梁迂回曲折形式，使弹簧角度天平呈特殊的结构形式。
3，本发明采用两端三柱梁中间十字梁结构布局，使五分量天平呈特殊的结构形式。
4，本发明设计科学、合理、富有创意，整体结构紧凑，体积小，低功耗、成本低廉、可靠，适用性和实用性较强，具有较好的发展前景。
附图说明
图1是本发明的局部结构剖视图；
图2是本发明的整体结构示意图；
图3是局部结构示意图；
图4是又一局部结构示意图；
其中：电机(1)、减速器(2)、壳体(3)、滑块(4)、弹簧(5)、传动架(6)、空心锥套(7)、天平支杆(8)、五分量天平(9)、弧形滑轨(10)、偏心轮(11)。
具体实施方式：
提供一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，该测量装置包括电机(1)、减速器(2)、壳体(3)、弹簧(5)、传动架(6)、空心锥套(7)、天平支杆(8)、五分量天平(9)、滑块(4)、弧形滑轨(10)和偏心轮(11)；
电机(1)、减速器(2)、传动架(6)、空心锥套(7)、滑块(4)和弧形滑轨(10)均设置在壳体(3)内，电机(1)与减速器(2)动力联接；偏心轮(12)联接在减速器(2)的输出轴上，并通过轴承支撑；偏心轮(12)包括圆柱和偏心柱，所述的圆柱一端与减速器(2)的输出轴联接，另一端的周缘上设置所述的偏心柱，随着圆柱转动，所述的偏心柱做环向运动；
传动架包括输入框，所述偏心柱插在所述输入框内，且所述输入框开口宽度大于偏心轮外径，所述输入框开口高度与偏心柱外径相同；所述的偏心柱能够在输入框的开口中左右滑动；在所述传动架上下两端分别设有弹簧(5)，上下设置的弹簧构成弹簧角度天平；
所述的传动架与滑块固定连接，所述的滑块滑动设置在两个弧形滑轨之间；所述的滑块还与空心锥套一端固定连接，所述空心锥套另一端连接天平支杆；所述天平支杆与五分量天平(9)固定连接。
更具体的是，弧形滑轨(10)旋转半径为600mm。
进一步的，弹簧角度天平(5)厚度为1mm，高42mm，长9mm，在伸长12mm时所受应力为100MPa。
特别的，五分量天平直径为18mm。

Claims (1)

1.一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，该测量装置包括电机(1)、减速器(2)、壳体(3)、弹簧(5)、传动架(6)、空心锥套(7)、天平支杆(8)、五分量天平(9)、滑块(4)、弧形滑轨(10)和偏心轮(11)；
电机(1)、减速器(2)、传动架(6)、空心锥套(7)、滑块(4)和弧形滑轨(10)均设置在壳体(3)内，电机(1)与减速器(2)动力联接；偏心轮(11)联接在减速器(2)的输出轴上，并通过轴承支撑；偏心轮(11)包括圆柱和偏心柱，所述的圆柱一端与减速器(2)的输出轴联接，另一端的周缘上设置所述的偏心柱，随着圆柱转动，所述的偏心柱做环向运动；
传动架包括输入框，所述偏心柱插在所述输入框内，且所述输入框开口宽度大于偏心柱外径，所述输入框开口高度与偏心柱外径相同；所述的偏心柱能够在输入框的开口中左右滑动；在所述传动架上下两端分别设有弹簧(5)，上下设置的弹簧构成弹簧角度天平，弹簧角度天平设计成迂回曲折梁形式；
所述的传动架与滑块固定连接，所述的滑块滑动设置在两个弧形滑轨之间；所述的滑块还与空心锥套一端固定连接，所述空心锥套另一端连接天平支杆；所述天平支杆与五分量天平(9)固定连接；传动架左右方向上受到约束，只在上下方向上具有自由度，传动架只能以弧形滑轨中心上下滑动。
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