CN108020394B - 一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置 - Google Patents

一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置 Download PDF

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Abstract

本发明一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置属于风洞试验技术领域。本发明的技术方案是在现有杆式天平技术和弯刀式尾撑装置技术上，设计出稳定伞接头、弯刀支杆、杆式天平转接螺栓，并将他们按照加油吊舱软管接头稳定伞的真实飞行状态下的气动力环境组建成测力装置。优点是本发明测力装置自动化程度高、控制精度高，便于技术人员远程精确控制，提高试验效率和安全性。良好的支撑形式可以有效解决稳定伞自重影响带来的数据偏差，减少支架干扰，精准测试出稳定伞的气动数据。实用性较好，易于在风洞试验中推广应用，具有较大实用价值。

Description

一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置
技术领域
本发明一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置属于风洞试验技术，涉及空气动力学、结构力学、测试技术和航空降落伞理论的一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置。
背景技术
据了解，国内定型的几个加油机吊舱软管稳定伞(以下简称：稳定伞)均采用恒定阻力特征技术。随着国家机种的不断增多，多机种空中加油的需求也与日俱增，尽快填补可变阻力特征技术领域、中低速飞行加油领域以及同时满足直升机和固定翼飞机多机种的加油稳定伞领域的空白已迫在眉睫。加油机软管稳定伞做为加油技术的重要部件之一，摸清其气动特性可以有效指导设计人员开展型号研制。
目前，在低速风洞中一般采用内置单分量天平或普通力传感器枝杆形式的测力装置开展稳定伞的测力试验，基本能够满足恒定阻力特征技术的稳定伞风洞试验需求。随着可变阻力特征技术和高速低阻技术的稳定伞研制带来的试验需求，该测力装置存在以下问题：1)测试数据单一，仅完成阻力元方面的测试，无法提供设计人员更加关心加油锥骨架和伞衣之间产生的恢复力矩对稳定性的贡献量的数据支撑；2)前置的试验支架带来的气动扰动，导致试验数据存在一定的离散性；3)现有枝杆形式的测力装置测试的气动阻力不能真实反应出稳定伞的气动阻力特性。受现有测力装置的连接形式和模拟接头自重的影响下，在伞衣张满稳定状态下，稳定伞轴线与气流存在一定夹角，实际工作状态时，稳定伞轴线与气流方向一致。现阶段的测试手段无法真实反映出气动阻力，不利于进行软管接头稳定伞的理论研究以及优化设计。
发明内容
本发明的目的：为了解决原来加油机软管稳定伞测力装置存在试验工况不真实、试验数据不丰富、试验数据离散性等问题，本发明提供了一种加油机软管稳定伞测力装置，可以有效提升试验的数据精确性、离散性，丰富试验数据，为分析稳定伞结构设计带来的稳定性影响机理提供数据支撑。
本发明的技术解决方案：
1、一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置，包括稳定伞接头1、杆式天平2、销螺栓一、销螺栓二、弯刀支杆4，
稳定伞接头1是一个用于连接杆式天平2和吊舱软管稳定伞的转接件，稳定伞接头1的外形与吊舱软管稳定伞的接口的形状相匹配，稳定伞接头1保证吊舱软管稳定伞符合在飞机上工作状态的气动外形，并保证稳定伞接头1的刚强度大于吊舱软管稳定伞的试验载荷；稳定伞接头1的中心有一个内螺纹孔；
杆式天平2是一个测气动力的杆状传感器，杆式天平2根据风洞试验用的应变式天平规范设计，杆式天平2的量程、测试单元、精度应满足产品测试要求；杆式天平2的两端分别开有一个轴向的内螺纹孔；
销螺栓一是带有与稳定伞接头1的内螺纹相匹配的外螺纹的螺栓，
销螺栓一、销螺栓二是带有外螺纹的螺栓，将销螺栓一的一端旋入稳定伞接头1中心的内螺纹孔，将销螺栓一的另一端旋入杆式天平2一端的内螺纹孔；将销螺栓二的一端旋入杆式天平2另一端的内螺纹孔；
弯刀支杆4是一个杆状结构，弯刀支杆4的一端带有内螺纹孔；将销螺栓二的另外一端旋入弯刀支杆4的内螺纹孔；弯刀支杆4用于与弯刀式尾撑装置相连接。
2、稳定伞接头1采用硬铝或松木材料，稳定伞接头1底部为带有凸台的法兰盘，凸台嵌入加油机吊舱软管稳定伞固定环内。
3、杆式天平2的直径和长度设计时，保证其几何中心与吊舱软管稳定伞、稳定伞接头1的连接体重心位置重合。
4、弯刀支杆4为带有一定锥度的支撑杆，材料选用刚度好的金属件。
附图说明
图1是本发明测力装置较佳实施方式的结构示意图；图2是杆式天平、稳定伞、支杆之间连接关系的放大图。
其中，1-稳定伞接头、2-杆式天平、3-销螺栓、4-弯刀支杆、5-滑块座、6-弯刀、7-齿圈座、8-大底座、9-伺服电机、10-安装平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
1、一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置，包括稳定伞接头1、杆式天平2、销螺栓一、销螺栓二、弯刀支杆4，
稳定伞接头1是一个用于连接杆式天平2和吊舱软管稳定伞的转接件，稳定伞接头1的外形与吊舱软管稳定伞的接口的形状相匹配，稳定伞接头1保证吊舱软管稳定伞符合在飞机上工作状态的气动外形，并保证稳定伞接头1的刚强度大于吊舱软管稳定伞的试验载荷；稳定伞接头1的中心有一个内螺纹孔；
杆式天平2是一个测气动力的杆状传感器，杆式天平2根据风洞试验用的应变式天平规范设计，杆式天平2的量程、测试单元、精度应满足产品测试要求；杆式天平2的两端分别开有一个轴向的内螺纹孔；
销螺栓一是带有与稳定伞接头1的内螺纹相匹配的外螺纹的螺栓，
销螺栓一、销螺栓二是带有外螺纹的螺栓，将销螺栓一的一端旋入稳定伞接头1中心的内螺纹孔，将销螺栓一的另一端旋入杆式天平2一端的内螺纹孔；将销螺栓二的一端旋入杆式天平2另一端的内螺纹孔；
弯刀支杆4是一个杆状结构，弯刀支杆4的一端带有内螺纹孔；将销螺栓二的另外一端旋入弯刀支杆4的内螺纹孔；弯刀支杆4用于与弯刀式尾撑装置相连接。
2、稳定伞接头1采用硬铝或松木材料，稳定伞接头1底部为带有凸台的法兰盘，凸台嵌入加油机吊舱软管稳定伞固定环内。
3、杆式天平2的直径和长度设计时，保证其几何中心与吊舱软管稳定伞、稳定伞接头1的连接体重心位置重合。
4、弯刀支杆4为带有一定锥度的支撑杆，材料选用刚度好的金属件。
在图1中，将安装平台10通过螺钉+螺母紧固方式与大底座8连接，齿圈座7采用螺钉与大底座8相连接，在底座两侧壁处加工了两个定位弧形台阶，用来保证两个齿圈座的定位精度。齿圈座采用螺钉与底座相连接。为提高承载能力，在单侧滑轨上采用两滑块连在一起使用。为提高定位精度和安装方便，在左右齿圈座上各加工出与的弧形导轨相配合的适当深度与宽度的弧形定位槽，通过内六角螺钉固连在一起。弯刀6通过弯刀座、平台、滑块座5、滑块、弧形滑轨座在下部的双齿圈座上。弯刀支杆4穿过弯刀6的安装孔，利用弯刀支杆根部螺纹，用螺母上紧，完成弯刀支杆4与弯刀6连接。杆式天平2的两端通过销螺栓3与稳定伞接头1、弯刀支杆4连接。伺服电机9与行星减速器、蜗轮蜗杆减速器、小齿轮及双齿圈座啮合连接。稳定伞与稳定伞接头1通过8个M8螺纹孔(圆周分布)用M8螺钉连接。
控制系统采用Cornet驱动器连接伺服电机，通过CAN总线接收上位机的命令并执行，从而完成角度机构的运行及停止。攻角控制系统同样选用位置控制方式。正、负限位均采用电感型接近传感器直流2线型，接入到Cornet驱动器的数字输入端口。只要任意一个接近传感器检测到5mm内有金属物体时，传感器指示灯亮，同时Cornet驱动器收到高电平信号，发送运动停止指令，随即攻角电机停止工作，保护模型、机构，避免损害。此时，机构只可以反方向脱离接近传感器方向行走，不影响机构在所设限位范围内行走。
另外，本实施方案中，可以远程控制，避免试验意外造成试验人员的人生伤害。
一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置，其包括稳定伞接头、迎角机构、杆式天平、销螺栓、平台。通过滑块在弧弧滑轨上的运动，攻角最大运行范围是采用弯刀支杆运行的，通过更换弯刀支杆使角度变化达到设计要求。弯刀通过弯刀座、平台、滑块座、滑块、弧形滑轨座在下部的双齿圈座上。为增加机构的稳定性，采用了比较重的大底座，在底座两侧壁处加工了两个定位弧形台阶，用来保证两个齿圈座的定位精度。齿圈座采用螺钉与底座相连接。另外，为了增加两齿圈座的刚度，在齿圈座的两端安装了拉板将两侧齿圈座固定在一起。为提高承载能力，在单侧滑轨上采用两滑块连在一起使用。为提高定位精度和安装方便，在左右齿圈座上各加工出与的弧形导轨相配合的适当深度与宽度的弧形定位槽，通过内六角螺钉固连在一起。两滑块与滑块座利用螺钉固定连接。杆式天平的两头通过销螺栓分别与弯刀支杆、稳定伞接头连接。
所述迎角机构包括弯刀、平台、滑块座、滑块、弧形滑轨、双齿圈座、伺服电机、行星减速器、蜗轮蜗杆减速器、小齿轮及双齿圈。其迎角变化是由固定在平台下面的电机驱动，电机带动行星减速器、蜗轮蜗杆减速器及小齿轮和双齿圈的啮合运动，进而推动滑块沿着弧形导轨滑动，进一步推动与其固连在一起的支杆绕旋转中心作旋转运动，从而实现稳定伞不同迎角的变化。
实施例一
2015年成功开展某型可变阻力特征加油吊舱软管稳定伞(伞衣面积为：风洞试验，试验效果显著。按照加油机稳定伞的固定环外廓直径φ262mm和8个圆周分布的M8螺纹通孔等设计参数，按照加油吊舱软管稳定伞在飞机真实连接状态设计出稳定伞接头，选用两端带有M10螺纹孔的φ55大小杆式天平，通过M10螺栓将杆式天平分别稳定伞接头、弯刀支杆连接。弯刀枝干与弯刀式尾撑装置通过螺母紧固方式相连。试验数据方面，加油吊舱软管稳定伞的阻力特征测试值：0.3m2，理论值为：(0.25～0.35)m2。
实施例二
按照同样设计思路，建立一套某新型加油吊舱接头稳定伞测力装置。2016年先后成功应用于某两型加油机软管接头稳定伞风洞试验，试验效果显著。以某新型加油吊舱稳定伞为例，通过风洞试验设计人员成功完成了该型伞的C阶段选型工作。试验数据方面，阻力特征测试值：0.36m2，理论值为：(0.35～0.40)m2。

Claims (4)

1.一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置，其特征在于，所述装置包括稳定伞接头(1)、杆式天平(2)、销螺栓一、销螺栓二、弯刀支杆(4)，
稳定伞接头(1)是一个用于连接杆式天平(2)和吊舱软管稳定伞的转接件，稳定伞接头(1)的外形与吊舱软管稳定伞的接口的形状相匹配，稳定伞接头(1)保证吊舱软管稳定伞符合在飞机上工作状态的气动外形，并保证稳定伞接头(1)的刚强度大于吊舱软管稳定伞的试验载荷；稳定伞接头(1)的中心有一个内螺纹孔；
杆式天平(2)是一个测气动力的杆状传感器，杆式天平(2)根据风洞试验用的应变式天平规范设计，杆式天平(2)的量程、测试单元、精度应满足产品测试要求；杆式天平(2)的两端分别开有一个轴向的内螺纹孔；
销螺栓一是带有与稳定伞接头(1)的内螺纹相匹配的外螺纹的螺栓，
销螺栓一、销螺栓二是带有外螺纹的螺栓，将销螺栓一的一端旋入稳定伞接头(1)中心的内螺纹孔，将销螺栓一的另一端旋入杆式天平(2)一端的内螺纹孔；将销螺栓二的一端旋入杆式天平(2)另一端的内螺纹孔；
弯刀支杆(4)是一个杆状结构，弯刀支杆(4)的一端带有内螺纹孔；将销螺栓二的另外一端旋入弯刀支杆(4)的内螺纹孔；弯刀支杆(4)用于与弯刀式尾撑装置相连接。
2.根据权利要求1所述的一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置，其特征在于，所述稳定伞接头(1)采用硬铝或松木材料，稳定伞接头(1)底部为带有凸台的法兰盘，凸台嵌入加油机吊舱软管稳定伞固定环内。
3.根据权利要求1所述的一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置，其特征在于，所述杆式天平(2)的直径和长度设计时，保证其几何中心与吊舱软管稳定伞、稳定伞接头(1)的连接体重心位置重合。
4.根据权利要求1所述的一种加油机吊舱软管稳定伞测力装置，其特征在于，所述弯刀支杆(4)为带有一定锥度的支撑杆，材料选用刚度好的金属件。
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