CN111017256B - 一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水动力试验模拟系统技术领域，公开了一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，所述装置包括：拖车升降车桥1、第一可监控紧锁结构2、前主拖曳杆3、电动升降器4、绳索5、多自由度调节加强杆6、车桥锁紧结构7、垂向线位移传感器8、俯仰姿态定量调节结构9、试验模型10、陀螺仪11、定性钢板12、水平线位移传感器13、刚性杆结构14，能够提高水动力试验模型的惯量、质心调试准确性，提高模型试验准确性。

Description

一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置
技术领域
本发明属于水动力试验模拟系统技术领域，尤其涉及一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置。
背景技术
飞机模型的气动升阻力试验技术是实验模拟系统技术领域的一项重要技术。对气动升阻力试验涉及地效应飞机、固定翼飞机、旋翼直升机以及浮空器等领域。
在空中飞行器的研制过程中，需通过气动升阻力试验模拟飞机的升阻力确定飞机的性能参数、动力系统的选型以及安全性的评估，也是适航取证过程中的重要环节。
在气动升阻力试验过程中，一般将飞机模型悬挂在拖车底部，根据试验要求，拖车带动飞机模型以一定速度运行，在稳定速度下，测试飞机的升力与阻力。在飞机模型目前，现有的气动升阻力试验装置存在以下不足：(1)工装简单，试验工况调节复杂，需要拆卸重新安装，整体刚性较差；(2)锁紧结构简单，试验过程存在安全风险，一般采用单点锁紧，试验过程模型稳定性较差，俯仰角易松动；(3)试验过程没有对工装稳定性进行监控反馈，不清楚工装在较大力作用下，工装的有效性，容易为试验带来较大误差和安全风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，能够提高水动力试验模型的惯量、质心调试准确性，提高模型试验准确性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，所述装置包括：
拖车升降车桥(1)、第一可监控紧锁结构(2)、前主拖曳杆(3)、电动升降器(4)、绳索(5)、多自由度调节加强杆(6)、车桥锁紧结构(7)、垂向线位移传感器(8)、俯仰姿态定量调节结构(9)、试验模型(10)、陀螺仪(11)、定性钢板(12)、水平线位移传感器(13)、刚性杆结构(14)；
所述拖车升降车桥(1)与拖车主体螺接紧固；
所述第一可监控紧锁结构(2)共有两组，对称安装于拖车升降车桥(1)的两侧，与车桥锁紧结构(7)螺栓紧固；
所述前主拖曳杆(3)通过上下两组第一可监控紧锁结构(2)螺栓紧锁固定在车桥锁紧结构(7)上；
所述电动升降器(4)上端通过挂钩固定在拖车车顶主梁上，下端通过挂钩悬挂绳索(5)；
所述绳索(5)上端与电动升降器(4)相连，下端固定在前主拖曳杆(3)上端；
所述多自由度调节加强杆(6)通过螺栓固定在拖车升降车桥(1)上端面；
所述车桥锁紧结构(7)为转接结构，具有两组，对称安装于拖车升降车桥(1)上下两个端面，中间通过长螺杆拉紧，夹紧拖车升降车桥(1)紧固定位，上端与第一可监控紧锁结构(2)螺栓紧固，下端与拖车升降车桥(1)螺栓紧固；
所述垂向线位移传感器(8)螺栓紧固连接于拖车升降车桥(1)底面，检测端固定于模型定性钢板(12)上端面；
所述俯仰姿态定量调节结构(9)，通过螺栓锁紧紧固于模型内部龙骨上；
所述试验模型(10)内部具有两根模型横向龙骨，通过螺栓与俯仰姿态定量调节结构(9)锁紧紧固；
所述陀螺仪(11)，胶粘于模型的重心位置；
所述定性钢板(12)，与俯仰姿态定量调节结构(9)底板螺栓紧固；
所述水平线位移传感器(13)螺栓紧固于刚性杆结构(14)下端，检测端固定于模型定性钢板(12)侧端面；
所述刚性杆结构(14)为刚性较好的直杆，底端紧固于拖车升降车桥(1)的底端，另一端螺栓紧固水平线位移传感器(13)。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)所述第一可监控锁紧结构(2)包括弹性夹紧臂结构(2-1)、螺栓固定孔(2-2)、调节间隙(2-3)、螺纹收紧孔(2-4)、螺纹顶孔(2-5)、下端面(2-6)、刚性管件(2-7)、上端面(2-8)、压力传感器(2-9)、导线槽结构(2-10)、拖曳杆固定孔(2-11)；
所述弹性夹紧臂结构(2-1)为金属结构，利用螺栓通过螺栓固定孔(2-2)与上端面(2-8)紧固连接；
所述拖曳杆固定孔(2-11)与前主拖曳杆(3)和多自由度调节加强杆(6)的后拖曳杆间隙配合，通过螺纹收紧孔(2-4)螺栓收紧，压紧调节间隙(2-3)将拖曳杆锁紧；
所述压力传感器(2-9)安装于拖曳杆固定孔(2-11)内面槽中，传感器孔内表面侧与孔内表面贴合相平；
所述导线槽(2-9)内嵌于拖曳杆固定孔(2-11)内表面；
所述螺纹顶孔(2-5)存在于下端面(2-6)和上端面(2-8)四周，通过螺栓顶住拖曳杆。
(2)所述多自由度调节加强杆(6)包括后拖曳杆(6-1)、第二可监控锁紧结构(6-2)、固定座(6-3)、Z轴位移可控调节结构(6-4)、Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)、高度调平转接支座(6-6)、模型纵向龙骨(6-7)、第一卡圈上座(6-8)、第一卡圈下座(6-9)、升力传感器(6-10)；
其中所述后拖曳杆(6-1)通过第二可监控锁紧结构(6-2)锁紧紧固，下端连接Z轴位移可控调节结构(6-4)；
所述固定座(6-3)为金属结构，中间为通孔与后拖曳杆(6-1)间隙配合，两侧螺栓紧固在拖车升降车桥(1)上端面，中间通孔上端与第二可监控锁紧结构(6-2)螺栓紧固；
所述Z轴位移可控调节结构(6-4)上端与后拖曳杆(6-1)焊接连接，下端与Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)螺栓转接；
所述Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)上端螺栓紧固于Z轴位移可控调节结构(6-4)下端，下端与升力传感器(6-10)螺栓紧固；
所述高度调平转接支座(6-6)下端螺栓紧固于第一卡圈上座(6-8)上端，上端与升力传感器(6-10)螺栓紧固，模型纵向龙骨(6-7)存在飞机机身内部；
所述模型纵向龙骨(6-7)为模型的内部结构；
所述第一卡圈上座(6-8)与第一卡圈下座(6-9)上下卡在模型纵向龙骨上，螺栓拉紧紧固卡紧。
(3)所述Z轴位移可控调节结构(6-4)包括后杆下端面(6-4-1)、侧肋板(6-4-2)、斜支撑(6-4-3)、肋面定位孔(6-4-4)、电机转接座(6-4-5)、步进电机(6-4-6)、限位面角度定位孔(6-4-7)、凸轮机构外限位面(6-4-8)、凸轮机构内限位面(6-4-9)、滚轮(6-4-10)、滚轮支座(6-4-11)；
所述后杆下端面(6-4-1)为金属平端面与后拖曳杆(6-1)焊接紧固；
所述侧肋板(6-4-2)与斜支撑(6-4-3)为金属结构，均采用焊接紧固；
所述肋面定位孔(6-4-4)存在于侧肋面下端；
所述电机转接座(6-4-5)螺栓紧固于侧肋板两侧；
所述步进电机(6-4-6)螺栓紧固在电机转接座上，转轴与内部凸轮机构外限位面(6-4-8)螺栓紧固；
所述滚轮支座(6-4-11)上端与滚轮(6-4-10)螺栓紧固，滚轮(6-4-10)与凸轮机构外限位面(6-4-8)和凸轮机构内限位面(6-4-9)紧密贴合。
(4)所述Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)包括上支座(6-5-1)、下支座(6-5-2)、线性滑块(6-5-3)、滑轨(6-5-4)、滑轨转接面(6-5-5)、光轴上端面(6-5-6)、上密封外座(6-5-7)、下密封外座(6-5-8)、轴承外圈(6-5-9)、轴承内圈转接座(6-5-10)、第一滚动体(6-5-11)、轴承底座(6-5-12)、橡胶密封圈(6-5-13)、毛毡密封圈(6-5-14)、光轴(6-5-15)、转接面(6-5-16)、第二滚动体(6-5-17)；
所述上支座(6-5-1)与下支座(6-5-2)螺栓紧固连接，上支座上端与Z轴位移可控调节结构下端螺栓紧固，下端与线性滑块(6-5-3)上端螺栓紧固，线性滑块(6-5-3)与滑轨(6-5-4)为燕尾槽型可承受垂向拉压的线性滑轨，滑轨转接面(6-5-5)上端与线性滑轨螺栓紧固，下端与光轴上端面(6-5-6)螺栓紧固；
所述上密封外座(6-5-7)、下密封外座(6-5-8)、轴承外圈(6-5-9)、轴承内转接座(6-5-10)、第一滚动体(6-5-11)、轴承底座(6-5-12)、橡胶密封圈(6-5-13)、毛毡密封圈(6-5-14)、第二滚动体(6-5-17)为Z轴旋转与Z方向承载的密封轴承；
上密封外座(6-5-7)为环状金属件，内圈与毛毡密封圈(6-5-14)外端紧密配合密封，通过螺栓与下密封外座(6-5-8)螺栓紧固，橡胶密封圈(6-5-13)压紧密封连接；
下密封外座(6-5-8)与轴承外圈(6-5-9)过渡配合，下端与转接面(6-5-16)螺栓紧固，垫圈密封连接；
轴承外圈(6-5-9)为第一滚动体(6-5-11)的外圈；
轴承内转接座(6-5-10)为第一滚动体(6-5-11)与第二滚动体(6-5-17)的内圈，内部与光轴(6-5-15)过渡配合紧密连接。
(5)所述第一滚动体(6-5-11)为锥形滚动体；
所述第二滚动体(6-5-17)为球形滚动体。
(6)所述俯仰姿态定量调节结构(9)包括升阻力测力传感器上座(9-1)、俯仰角度微调顶杆(9-2)、俯仰调节结构(9-3)、模型横向龙骨(9-4)、第二卡圈下座(9-5)、第二卡圈上座(9-6)、高度调节转接支座(9-7)、升阻力传感器(9-8)；
所述升阻力测力传感器上座(9-1)上端螺栓连接于前主拖曳杆下端，下端螺栓连接于升阻力测力传感器(9-8)；
所述俯仰角度微调顶杆(9-2)通过螺纹孔固定于俯仰调节结构(9-3)上端；
所述模型横向龙骨(9-4)为模型横向承载的内部结构；
所述第二卡圈下座(9-5)、第二卡圈上座(9-6)为上下卡圈，中间卡住龙骨结构，两侧螺栓拉紧卡紧紧固；
所述高度调节转接支座(9-7)下端螺栓紧固在第二卡圈上座(9-6)上端面，上端螺栓紧固俯仰调节结构(9-3)，使俯仰调节结构在模型蒙皮上端；
所述升阻力传感器(9-8)为标准件，上端螺栓紧固在升阻力测力传感器上座(9-1)，下端螺栓紧固在俯仰调节结构(9-3)。
(7)所述俯仰调节结构(9-3)包括俯仰调节上支座(9-3-1)、顶杆螺纹孔(9-3-2)、主轴通孔(9-3-3)、俯仰调节底座(9-3-4)、F号孔(9-3-5)、C号孔(9-3-6)、B号孔(9-3-7)、A号孔(9-3-8)、D号孔(9-3-9)、E号孔(9-3-10)、6号孔(9-3-11)、2号孔(9-3-12)、1号孔(9-3-13)、3号孔(9-3-14)、4号孔(9-3-15)、5号孔(9-3-16)；
所述俯仰调节底座(9-3-1)为“T”形板，上端面与升阻力传感器(9-8)螺栓紧固，凸台面与俯仰调节底座(9-3-4)间隙配合，并通过主轴通孔(9-3-3)与光轴间隙配合连接；
所述F号孔(9-3-5)、C号孔(9-3-6)、B号孔(9-3-7)、A号孔(9-3-8)、D号孔(9-3-9)、E号孔(9-3-10)、6号孔(9-3-11)、2号孔(9-3-12)、1号孔(9-3-13)、3号孔(9-3-14)、4号孔(9-3-15)、5号孔(9-3-16)为俯仰角定位孔，每一个角度通过左右两孔螺栓紧固定位。
本发明提供的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，主要包括拖车升降车桥、可监控紧锁结构、前主拖曳杆、电动升降器、绳索、多自由度调节加强杆、车桥锁紧结构、垂向线位移传感器、俯仰姿态定量调节结构、试验模型、陀螺仪、定性钢板、水平线位移传感器、刚性杆结构。(1)采用了前主推力杆以及多自由度调节加强杆双杆固定拖曳模型，具有较好的强度与刚性，能够避免在高速，大质量，大升阻力模型试验过程中，模型振动现象，提高试验数据的精准性；(2)可监控紧锁结构上端采用了卡圈锁紧结构并通过内置压力传感器实时反馈卡圈锁紧力，可根据不同模型重量，确定卡圈最小收紧力大小，确保试验安全，并且融合螺纹顶孔固定技术，采用螺杆二次加强；(3)本发明多自由度加强杆具有三个自由度，采用了俯仰角调节时提供X轴与Z轴方向的平移，也可在阻力测量过程中避免对前主拖曳杆阻力测量的干涉，提供Z轴平移与旋转功能；(4)本发明Z轴位移可控调节结构耦合了凸轮机构设计技术，利用电机旋转凸轮，配合俯仰姿态定量调节结构，为调节俯仰角提供Z轴方向的平移；(5)本发明Z轴旋转与X轴平移调节结构采用了特制的轴承并与线性滑轨相结合，具有Z轴旋转时摩擦力小，承载Z轴重量，以及X轴线性运动功能，能够较好的壁免对水平阻力的影响，并准确测量Z轴方向的升力以及消除因前主拖曳杆和多自由度调节加强杆等因加工误差导致模型安装过程存在的Z轴旋转应力，保护测力传感器的安全，同时避免初始应力干扰数据的准确性；(6)本发明俯仰姿态定量调节结构，能够配合多自由度调节加强杆提供的自由度展开角度的调节，并通过多孔定位单一俯仰角度，并结合俯仰角度微调顶杆微调和锁紧，整体具有较好的强度与刚性，在试验过程中能够较好的保证俯仰角度值的稳定性；(7)本发明具有垂向线位移传感器及水平线位移传感器，能够实时监控工装在受较大升阻力过程中的稳定性，从而反馈试验结果的准确性。
附图说明
图1为一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置的结构示意图；
其中，1为拖车升降车桥、2为第一可监控紧锁结构、3为前主拖曳杆、4为电动升降器、5为绳索、6为多自由度调节加强杆、7为车桥锁紧结构、8为垂向线位移传感器、9为俯仰姿态定量调节结构、10为试验模型、11为陀螺仪、12为定性钢板、13为水平线位移传感器、14为刚性杆结构；
图2为第一可监控紧锁调节结构示意图；
其中，2-1为弹性夹紧臂结构、2-2为螺栓固定孔、2-3为调节间隙、2-4为螺纹收紧孔、2-5为螺纹顶孔、2-6为下端面、2-7为刚性管件、2-8为上端面、2-9为压力传感器、2-10为导线槽结构、2-11为拖曳杆固定孔；
图3为多自由度调节加强杆结构示意图；
其中，6-1为后拖曳杆、6-2为第二可监控锁紧结构、6-3为固定座、6-4为Z轴位移可控调节结构、6-5为Z轴旋转与X轴平移调节结构、6-6为高度调平转接支座、6-7为模型纵向龙骨、6-8为第一卡圈上座、6-9为第一卡圈下座、6-10为升力传感器；
图4为Z轴位移可控调节结构示意图；
其中，6-4-1为后杆下端面、6-4-2为侧肋板、6-4-3为斜支撑、6-4-4为肋面定位孔、6-4-5为电机转接座、6-4-6为步进电机、6-4-7为限位面角度定位孔、6-4-8为凸轮机构外限位面、6-4-9为凸轮机构内限位面、6-4-10为滚轮、6-4-11为滚轮支座；
图5为Z轴旋转与X轴平移调节结构示意图；
其中，6-5-1为上支座、6-5-2为下支座、6-5-3为线性滑块、6-5-4为滑轨、6-5-5为滑轨转接面、6-5-6为光轴上端面、6-5-7为上密封外座、6-5-8为下密封外座、6-5-9为轴承外圈、6-5-10为轴承内圈转接座、6-5-11为第一滚动体、6-5-12为轴承底座、6-5-13为橡胶密封圈、6-5-14为毛毡密封圈、6-5-15为光轴、6-5-16为转接面、6-5-17为第二滚动体；
图6为俯仰姿态定量调节结构示意图；
其中，9-1为升阻力测力传感器上座、9-2为俯仰角度微调顶杆、9-3为俯仰调节结构、9-4为模型横向龙骨、9-5为第二卡圈下座、9-6为第二卡圈上座、9-7为高度调节转接支座、9-8为升阻力传感器；
图7为俯仰调节结构示意图；
其中，9-3-1为俯仰调节上支座、9-3-2为顶杆螺纹孔、9-3-3为主轴通孔、9-3-4为俯仰调节底座、9-3-5为F号孔、9-3-6为C号孔、9-3-7为B号孔、9-3-8为A号孔、9-3-9为D号孔、9-3-10为E号孔、9-3-11为6号孔、9-3-12为2号孔、9-3-13为1号孔、9-3-14为3号孔、9-3-15为4号孔、9-3-16为5号孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，如图1所示，包括拖车升降车桥-1、可监控紧锁结构-2、前主拖曳杆-3、电动升降器-4、绳索-5、多自由度调节加强杆-6、车桥锁紧结构-7、垂向线位移传感器-8、俯仰姿态定量调节结构-9、试验模型-10、陀螺仪-11、定性钢板-12、水平线位移传感器-13、刚性杆结构-14。
所述的拖车升降车桥-1为高速拖车的底盘，与拖车主体螺接紧固；所述的可监控紧锁结构-2共有两组，对称安装于车桥的两侧，与车桥锁紧结构-7螺栓紧固；所述的前主拖曳杆-3通过上下两组可监控紧锁结构-2螺栓紧锁固定在车桥锁紧结构-7上；所述的电动升降器-4，上下两端均具有挂钩，上端通过挂钩固定在拖车车顶主梁上，下端通过挂钩悬挂绳索-5；所述的绳索-5上端与电动升降器-4相连，下端固定在前主拖曳杆-3上端；所述的多自由度调节加强杆-6通过螺栓固定在拖车升降车桥-1上端面，多自由度调节加强杆-6融合了凸轮设计结构以及特制轴承与线性滑轨运动设计技术，使工装在俯仰角调节过程中具有Z轴向位移可控调节功能与Z轴旋转与水平面平移调节的功能，在模型试验工况俯仰角调节过程中，为俯仰角姿态定量调节结构提供X轴方向，Z轴方向的位移量，避免拆卸拖曳杆工装以提供角度安装时产生的位移窜动量，再进行紧固安装的传统安装方法，本发明方法采用电控定量调节，且不需要拆卸拖曳杆工装，快速有效，方便实用；所述的车桥锁紧结构-7为转接结构，具有两组，对称安装与车桥上下两个端面，中间通过长螺杆拉紧，夹紧车桥紧固定位，具有较好的刚性，上端与可监控紧锁结构-2螺栓紧固，下端与拖车升降车桥-1螺栓紧固，整体稳定性较好；所述的垂向线位移传感器-8，螺栓紧固连接于拖车升降车桥-1底面，检测端固定于模型定性钢板-12上端面，以实时反馈模型在快速运行过程中模型垂向的位移变化量，从而监控工装及固定结构的稳定性；所述的俯仰姿态定量调节结构-9，通过螺栓锁紧紧固与模型内部龙骨上，试验过程中配合多自由度调节加强杆对俯仰角进行定量调节与紧固，本发明俯仰姿态定量调节结构采用多孔定位，螺栓紧固，定位孔分布于两侧，牢固可靠，并采用了俯仰角度微调杆进行微调和支撑，使试验俯仰角更加准确与稳定；所述的试验模型-10内部具有两根模型横向龙骨9-4，通过螺栓与俯仰姿态定量调节结构-9锁紧紧固；所述的陀螺仪-11，胶粘于模型的重心位置，对模型试验过程中的实时状态进行测量；所述的定性钢板-12，与俯仰姿态定量调节结构-9底板螺栓紧固，具有较好的稳定性；所述的水平线位移传感器-13螺栓紧固于刚性杆结构-14下端，检测端固定于模型定性钢板-12侧端面，以实时反馈模型在快速运行过程中模型水平方向的位移变化量，从而监控工装及固定结构的稳定性；所述的刚性杆结构-14为刚性较好的直杆，底端紧固于拖车升降车桥-1的底端，另一端螺栓紧固水平线位移传感器-13，刚性杆仅承受自身与传感器重力，不承受其他任何负载，拖车高速运动过程中刚性直杆具有足够的刚性，使水平线位移传感器-13能够准确的反应工装及其固定结构在一定速度下的位移量。
其中，如图2所示，所述的可监控锁紧结构-A-2包括弹性夹紧臂结构-2-1、螺栓固定孔-2-2、调节间隙-2-3、螺纹收紧孔-2-4、螺纹顶孔-2-5、下端面-2-6、刚性管件-2-7、上端面-2-8、压力传感器-2-9、导线槽结构-2-10、拖曳杆固定孔-2-11。
所述的弹性夹紧臂结构-2-1为金属结构，具有较好的强度与弹性，利用螺栓通过螺栓固定孔-2-2与上端面-2-8紧固连接；所述的拖曳杆固定孔-2-11与前主拖曳杆-3和多自由度调节加强杆-6的后拖曳杆6-1直径配合，配合精度为间隙配合，通过螺纹收紧孔-2-4螺栓收紧，压紧调节间隙-2-3将拖曳杆锁紧；所述的压力传感器2-9安装于拖曳杆固定孔2-11内面槽中，传感器孔内表面侧与孔内表面贴合相平，在安装过程中可以实时监控拖曳杆固定孔-11对拖曳杆的夹紧力大小，以便根据模型及工装自重判定工装模型安装夹紧的有效性；所述的导线槽2-9内嵌于孔内表面，主要供导线安装作用；所述的螺纹顶孔2-5存在于下端面2-6和上端面2-8四侧，可以通过螺栓顶住拖曳杆，进一步辅助加强作用，避免超重导致模型脱落危险事故。
其中，如图3所示，所述的多自由度调节加强杆-6包括后拖曳杆-6-1、可监控锁紧结构-B-6-2、固定座-6-3、Z轴位移可控调节结构-6-4、Z轴旋转与X轴平移调节结构-6-5、高度调平转接支座6-6、模型纵向龙骨-6-7、卡圈上座-B-6-8、卡圈下座-B-6-9、升力传感器6-10。
所述的后拖曳杆-6-1通过可监控锁紧结构-B-6-2锁紧紧固，下端连接Z轴位移可控调节结构-6-4，焊接紧固；所述的可监控锁紧结构-B-6-2结构原理与可监控紧锁结构-A-2相同，主要起夹紧锁紧后拖曳杆以及检测夹紧力是否符合模型要求以及在试验过程中对锁紧状态实时监控；所述的固定座-6-3为金属结构，中间为通孔与后拖曳杆间隙配合，两侧螺栓紧固在拖车升降车桥-1上端面，中间通孔上端与可监控锁紧结构--B-6-2螺栓紧固；所述的Z轴位移可控调节结构-6-4上端与后拖曳杆焊接连接，下端与Z轴旋转与X轴平移调节结构-6-5螺栓转接，Z轴位移可控调节结构融合了凸轮设计原理与电机控制技术，俯仰角调节过程中，能够提供Z轴的位移补偿；所述的Z轴旋转与X轴平移调节结构-6-5上端螺栓紧固于Z轴位移可控调节结构-6-4下端，下端与升力传感器6-10螺栓紧固，俯仰调节过程中能够为多自由度调节加强杆-6提供X轴的线性运动自由度，同时Z轴旋转可以消除加工安装过程中平行度不足导致传感器Z轴存在较大的初始弯矩作用，达到保护传感器安全，提高测量精度的作用；所述的高度调平转接支座6-6螺下端栓紧固于卡圈上座-B-6-8上端，上端与升力传感器6-10螺栓紧固，模型纵向龙骨-6-7存在飞机机身内部，高度调平转接支座可以将Z轴旋转与X轴平移调节结构-6-5置于模型上端，避免干涉X轴平移与Z轴的旋转运动；所述的模型纵向龙骨-6-7为模型的内部结构，为模型设计加工过程中内部主要承载部位；所述的卡圈上座-B-6-8与卡圈下座-B-6-9上下卡住模型纵向龙骨上，螺栓拉紧紧固卡紧；
其中，如图4所示，所述的Z轴位移可控调节结构-6-4包括后杆下端面-6-4-1、侧肋板-6-4-2、斜支撑-6-4-3、肋面定位孔-6-4-4、电机转接座-6-4-5、步进电机-6-4-6、限位面角度定位孔-6-4-7、凸轮机构外限位面-6-4-8、凸轮机构内限位面-6-4-9、滚轮-6-4-10、滚轮支座-6-4-11。
所述的后杆下端面-6-4-1为金属平端面与后拖曳杆-6-1焊接紧固；所述的侧肋板-6-4-2与斜支撑-6-4-3为金属结构，均采用焊接紧固，斜支撑起刚性加强作用，侧肋板起支撑作用；所述的肋面定位孔-6-4-4存在于侧肋面下端，起锁紧加强作用；所述的电机转接座-6-4-5螺栓紧固于侧肋板两侧；所述的步进电机-6-4-6螺栓紧固在电机转接座上，转轴与内部凸轮机构内限外限位面6-4-8螺栓紧固，根据角度要求步进电机旋转微调，凸轮机构旋转，滚轮6-4-10在凸轮内限位面6-4-9与内限外限位面6-4-8中紧密转动过程中，滚轮支座-6-4-11沿Z轴上下运动，以提供Z轴的位移补偿，一定角度下步进电机锁紧，在较大重量，升阻力下，可通过肋面定位孔和限位面角度定位孔6-4-7螺栓锁紧紧固；所述的滚轮支座-6-4-11上端与滚轮-6-4-10螺栓紧固，滚轮6-4-10与凸轮机构外限位面-6-4-8和凸轮机构内限位面-6-4-9紧密贴合，滚轮为铜合金制作，具有良好的润滑和刚性，避免滚轮受力产生较大变形，影响俯仰角准确性，导致较大试验误差。
其中，如图5所示，所述的Z轴旋转与X轴平移调节结构-6-5包括上支座-6-5-1、下支座-6-5-2、线性滑块-6-5-3、滑轨-6-5-4、滑轨转接面-6-5-5、光轴上端面-6-5-6、上密封外座-6-5-7、下密封外座-6-5-8、轴承外圈6-5-9、轴承内圈转接座-6-5-10、滚动体-A-6-5-11、轴承底座-6-5-12、橡胶密封圈-6-5-13、毛毡密封圈-6-5-14、光轴-6-5-15、转接面-6-5-16、滚动体-B-6-5-17。
所述的轴承支座-6-5-1与下支座-6-5-2螺栓紧固连接，上支座上端与Z轴位移可控调节结构下端螺栓紧固，下端与线性滑块-6-5-3上端螺栓紧固，线性滑块-6-5-3与滑轨-6-5-4为燕尾槽型可承受垂向拉压的线性滑轨，滑轨转接面-6-5-5上端与线性滑轨螺栓紧固，下端面光轴上端面-6-5-6螺栓紧固；所述的上密封外座-6-5-7、下密封外座-6-5-8、轴承外圈6-5-9、轴承内转接座-6-5-10、滚动体-A-6-5-11、轴承底座-6-5-12、橡胶密封圈-6-5-13、毛毡密封圈-6-5-14、滚动体-B-6-5-17为特制的Z轴旋转与Z方向承载的密封轴承，具有提供Z轴旋转与X轴平移的功能，配合俯仰调节提供X轴位移，以及消除因加工安装过程中平行度不足导致传感器Z轴存在较大的初始弯矩作用，达到保护传感器安全，提高测量精度的作用，同时内部密封有润滑脂具有摩擦力小便于调节的功能，便于调节。其中上密封外座-6-5-7为环状金属件，内圈与毛毡密封圈-6-5-14外端紧密配合密封，通过螺栓与下密封外座-6-5-8螺栓紧固，橡胶密封圈-6-5-13压紧密封连接；其中下密封外座-6-5-8同时与轴承外圈6-5-9过渡配合，下端与转接面-6-5-16螺栓紧固，垫圈密封连接；其中轴承外圈6-5-9为滚动体-A-6-5-11的外圈；其中轴承内转接座-6-5-10为滚动体-A-6-5-11与滚动体-B-6-5-17的内圈，内部与光轴6-5-15过渡配合紧密连接；滚动体-A-6-5-11为锥形滚动体，具有承载轴向与径向载荷的功能；其中滚动体-B-6-5-17为球形滚动体，以减小旋转过程中的摩擦力，便于调节。
其中，如图6所示，所述的俯仰姿态定量调节结构-9包括升阻力测力传感器上座-9-1、俯仰角度微调顶杆-9-2、俯仰调节结构-9-3、模型横向龙骨-9-4、卡圈下座-A-9-5、卡圈上座-A-9-6、高度调节转接支座9-7、升阻力传感器-9-8。
所述的升阻力测力传感器上座-9-1上端螺栓连接于前主拖曳杆下端，下端螺栓连接于升阻力测力传感器9-8；所述的俯仰角度微调顶杆-9-2通过螺纹孔固定于俯仰调节结构-9-3上端；所述的模型横向龙骨-9-4为模型横向主要承载的内部结构；所述的卡圈下座-A-9-5、卡圈上座-A-9-6为上下卡圈，中间卡住龙骨结构，两侧螺栓拉紧卡紧紧固；所述的高度调节转接支座9-7下端螺栓紧固在卡圈上座-A-9-6上端面，上端螺栓紧固俯仰调节结构-9-3，使俯仰调节结构在模型蒙皮上端，便于俯仰角的调节锁紧；所述的升阻力传感器-9-8为标准件，上端螺栓紧固在升阻力测力传感器上座-9-1，下端螺栓紧固在俯仰调节结构-9-3，主要测量模型运动过程中的阻力，以及联合升力传感器6-10共同测量模型运动过程中的升力。
其中，如图7所示，所述的俯仰调节结构-9-3包括俯仰调节上支座-9-3-1、顶杆螺纹孔-9-3-2、主轴通孔-9-3-3、俯仰调节底座-9-3-4、F号孔-9-3-5、C号孔-9-3-6、B号孔-9-3-7、A号孔-9-3-8、D号孔-9-3-9、E号孔-9-3-10、6号孔-9-3-11、2号孔-9-3-12、1号孔-9-3-13、3号孔-9-3-14、4号孔-9-3-15、5号孔-9-3-16。
所述的俯仰调节底座-9-3-1为“T”形板，上端面与升阻力传感器-9-8螺栓紧固，凸台面与俯仰调节底座-9-3-4间隙配合，并通过主轴通孔-9-3-3光轴间隙配合连接，可无缝隙自由转动；所述的F号孔-9-3-5、C号孔-9-3-6、B号孔-9-3-7、A号孔-9-3-8、D号孔-9-3-9、E号孔-9-3-10、6号孔-9-3-11、2号孔-9-3-12、1号孔-9-3-13、3号孔-9-3-14、4号孔-9-3-15、5号孔-9-3-16为俯仰角定位孔，每一个角度通过左右两孔螺栓紧固定位，具有较好的稳定性。
在本发明的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置中，1、本发明采用了前主推力杆以及多自由度调节加强杆双杆固定拖曳模型，具有较好的强度与刚性，能够避免在高速，大质量，大升阻力模型试验过程中，模型振动现象，提高试验数据的精准性；2、本发明可监控紧锁结构上端采用了卡圈锁紧结构并通过内置压力传感器实时反馈卡圈锁紧力，可根据不同模型重量，确定卡圈最小收紧力大小，确保试验安全，并且融合螺纹顶孔固定技术，采用螺杆二次加强；3、本发明多自由度加强杆具有三个自由度，采用了俯仰角调节时提供X轴与Z轴方向的平移，也可在阻力测量过程中避免对前主拖曳杆阻力测量的干涉，提供Z轴平移与旋转功能；4、本发明Z轴位移可控调节结构耦合了凸轮机构设计技术，利用电机旋转凸轮，配合俯仰姿态定量调节结构，为调节俯仰角提供Z轴方向的位移补偿；5、本发明Z轴旋转与X轴平移调节结构采用了特制的轴承并与线性滑轨相结合，具有Z轴旋转时摩擦力小，承载Z轴重量，以及水平X轴方向的线性运动功能，在俯仰角调节过程中能够较好的避免对升阻力测力传感器水平方向阻力的干扰，并能准确测量Z轴方向的升力，同时Z轴旋转自由度和水平X轴方向的线性运动自由度能够消除因前主拖曳杆和多自由度调节加强杆等因加工和安装平行度误差导致模型安装过程存在的Z轴旋转应力，保护测力传感器的安全，同时避免初始应力干扰数据的准确性；6、本发明俯仰姿态定量调节结构，能够配合多自由度调节加强杆提供的自由度展开角度的调节，并通过多孔定位单一俯仰角度，并结合俯仰角度微调顶杆微调和锁紧，整体具有较好的强度与刚性，在试验过程中能够较好的保证俯仰角度值的稳定性；7、本发明具有垂向线位移传感器及水平线位移传感器，能够实时监控工装在受较大升阻力过程中的稳定性，从而反馈试验结果的准确。
本发明采用了前主推力杆以及多自由度调节加强杆双杆固定拖曳模型，具有较好的强度与刚性，能够避免在高速，大质量，大升阻力模型试验过程中，模型振动现象，提高试验数据的精准性；本发明可监控紧锁结构上端采用了卡圈锁紧结构并通过内置压力传感器实时反馈卡圈锁紧力，可根据不同模型重量，确定卡圈最小收紧力大小，确保试验安全，并且融合螺纹顶孔固定技术，采用螺杆二次加强；本发明多自由度加强杆具有三个自由度，采用了俯仰角调节时提供X轴与Z轴方向的平移，也可在阻力测量过程中避免对前主拖曳杆阻力测量的干涉，提供Z轴平移与旋转功能；本发明Z轴位移可控调节结构耦合了凸轮机构设计技术，利用电机旋转凸轮，配合俯仰姿态定量调节结构，为调节俯仰角提供X轴与Z轴方向的平移；本发明Z轴旋转与X轴平移调节结构采用了特制的轴承并与线性滑轨相结合，具有Z轴旋转时摩擦力小，承载Z轴重量，以及X轴线性运动功能，能够较好的壁免对水平阻力的影响，并准确测量Z轴方向的升力以及消除因前主拖曳杆和多自由度调节加强杆等因加工误差导致模型安装过程存在的Z轴旋转应力，保护测力传感器的安全，同时避免初始应力干扰数据的准确性；本发明俯仰姿态定量调节结构，能够配合多自由度调节加强杆提供的自由度展开角度的调节，并通过多孔定位单一俯仰角度，并结合俯仰角度微调顶杆微调和锁紧，整体具有较好的强度与刚性，在试验过程中能够较好的保证俯仰角度值的稳定性；本发明具有垂向线位移传感器及水平线位移传感器，能够实时监控工装在受较大升阻力过程中的稳定性，从而反馈试验结果的准确性。使平台具有高效便捷稳定可靠的气动升阻力试验功能，快速满足不同试验工况的需要，提高效率。

Claims (8)

1.一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，所述装置包括：
拖车升降车桥(1)、第一可监控紧锁结构(2)、前主拖曳杆(3)、电动升降器(4)、绳索(5)、多自由度调节加强杆(6)、车桥锁紧结构(7)、垂向线位移传感器(8)、俯仰姿态定量调节结构(9)、试验模型(10)、陀螺仪(11)、定性钢板(12)、水平线位移传感器(13)、刚性杆结构(14)；
所述拖车升降车桥(1)与拖车主体螺接紧固；
所述第一可监控紧锁结构(2)共有两组，对称安装于拖车升降车桥(1)的两侧，与车桥锁紧结构(7)螺栓紧固；
所述前主拖曳杆(3)通过上下两组第一可监控紧锁结构(2)螺栓紧锁固定在车桥锁紧结构(7)上；
所述电动升降器(4)上端通过挂钩固定在拖车车顶主梁上，下端通过挂钩悬挂绳索(5)；
所述绳索(5)上端与电动升降器(4)相连，下端固定在前主拖曳杆(3)上端；
所述多自由度调节加强杆(6)通过螺栓固定在拖车升降车桥(1)上端面；
所述车桥锁紧结构(7)为转接结构，具有两组，对称安装于拖车升降车桥(1)上下两个端面，中间通过长螺杆拉紧，夹紧拖车升降车桥(1)紧固定位，上端与第一可监控紧锁结构(2)螺栓紧固，下端与拖车升降车桥(1)螺栓紧固；
所述垂向线位移传感器(8)螺栓紧固连接于拖车升降车桥(1)底面，检测端固定于模型定性钢板(12)上端面；
所述俯仰姿态定量调节结构(9)，通过螺栓锁紧紧固于模型内部龙骨上；
所述试验模型(10)内部具有两根模型横向龙骨，通过螺栓与俯仰姿态定量调节结构(9)锁紧紧固；
所述陀螺仪(11)，胶粘于模型的重心位置；
所述定性钢板(12)，与俯仰姿态定量调节结构(9)底板螺栓紧固；
所述水平线位移传感器(13)螺栓紧固于刚性杆结构(14)下端，检测端固定于模型定性钢板(12)侧端面；
所述刚性杆结构(14)为刚性直杆，底端紧固于拖车升降车桥(1)的底端，另一端螺栓紧固水平线位移传感器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，
所述第一可监控锁紧结构(2)包括弹性夹紧臂结构(2-1)、螺栓固定孔(2-2)、调节间隙(2-3)、螺纹收紧孔(2-4)、螺纹顶孔(2-5)、下端面(2-6)、刚性管件(2-7)、上端面(2-8)、压力传感器(2-9)、导线槽结构(2-10)、拖曳杆固定孔(2-11)；
所述弹性夹紧臂结构(2-1)为金属结构，利用螺栓通过螺栓固定孔(2-2)与上端面(2-8)紧固连接；
所述拖曳杆固定孔(2-11)与前主拖曳杆(3)和多自由度调节加强杆(6)的后拖曳杆间隙配合，通过螺纹收紧孔(2-4)螺栓收紧，压紧调节间隙(2-3)将拖曳杆锁紧；
所述压力传感器(2-9)安装于拖曳杆固定孔(2-11)内面槽中，传感器孔内表面侧与孔内表面贴合相平；
所述导线槽(2-9)内嵌于拖曳杆固定孔(2-11)内表面；
所述螺纹顶孔(2-5)存在于下端面(2-6)和上端面(2-8)四周，通过螺栓顶住拖曳杆。
3.根据权利要求1所述的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，
所述多自由度调节加强杆(6)包括后拖曳杆(6-1)、第二可监控锁紧结构(6-2)、固定座(6-3)、Z轴位移可控调节结构(6-4)、Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)、高度调平转接支座(6-6)、模型纵向龙骨(6-7)、第一卡圈上座(6-8)、第一卡圈下座(6-9)、升力传感器(6-10)；
其中所述后拖曳杆(6-1)通过第二可监控锁紧结构(6-2)锁紧紧固，下端连接Z轴位移可控调节结构(6-4)；
所述固定座(6-3)为金属结构，中间为通孔与后拖曳杆(6-1)间隙配合，两侧螺栓紧固在拖车升降车桥(1)上端面，中间通孔上端与第二可监控锁紧结构(6-2)螺栓紧固；
所述Z轴位移可控调节结构(6-4)上端与后拖曳杆(6-1)焊接连接，下端与Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)螺栓转接；
所述Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)上端螺栓紧固于Z轴位移可控调节结构(6-4)下端，下端与升力传感器(6-10)螺栓紧固；
所述高度调平转接支座(6-6)下端螺栓紧固于第一卡圈上座(6-8)上端，上端与升力传感器(6-10)螺栓紧固，模型纵向龙骨(6-7)存在飞机机身内部；
所述模型纵向龙骨(6-7)为模型的内部结构；
所述第一卡圈上座(6-8)与第一卡圈下座(6-9)上下卡在模型纵向龙骨上，螺栓拉紧紧固卡紧。
4.根据权利要求3所述的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，
所述Z轴位移可控调节结构(6-4)包括后杆下端面(6-4-1)、侧肋板(6-4-2)、斜支撑(6-4-3)、肋面定位孔(6-4-4)、电机转接座(6-4-5)、步进电机(6-4-6)、限位面角度定位孔(6-4-7)、凸轮机构外限位面(6-4-8)、凸轮机构内限位面(6-4-9)、滚轮(6-4-10)、滚轮支座(6-4-11)；
所述后杆下端面(6-4-1)为金属平端面与后拖曳杆(6-1)焊接紧固；
所述侧肋板(6-4-2)与斜支撑(6-4-3)为金属结构，均采用焊接紧固；
所述肋面定位孔(6-4-4)存在于侧肋面下端；
所述电机转接座(6-4-5)螺栓紧固于侧肋板两侧；
所述步进电机(6-4-6)螺栓紧固在电机转接座上，转轴与内部凸轮机构外限位面(6-4-8)螺栓紧固；
所述滚轮支座(6-4-11)上端与滚轮(6-4-10)螺栓紧固，滚轮(6-4-10)与凸轮机构外限位面(6-4-8)和凸轮机构内限位面(6-4-9)紧密贴合。
5.根据权利要求3所述的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，
所述Z轴旋转与X轴平移调节结构(6-5)包括上支座(6-5-1)、下支座(6-5-2)、线性滑块(6-5-3)、滑轨(6-5-4)、滑轨转接面(6-5-5)、光轴上端面(6-5-6)、上密封外座(6-5-7)、下密封外座(6-5-8)、轴承外圈(6-5-9)、轴承内圈转接座(6-5-10)、第一滚动体(6-5-11)、轴承底座(6-5-12)、橡胶密封圈(6-5-13)、毛毡密封圈(6-5-14)、光轴(6-5-15)、转接面(6-5-16)、第二滚动体(6-5-17)；
所述上支座(6-5-1)与下支座(6-5-2)螺栓紧固连接，上支座上端与Z轴位移可控调节结构下端螺栓紧固，下端与线性滑块(6-5-3)上端螺栓紧固，线性滑块(6-5-3)与滑轨(6-5-4)为燕尾槽型可承受垂向拉压的线性滑轨，滑轨转接面(6-5-5)上端与线性滑轨螺栓紧固，下端与光轴上端面(6-5-6)螺栓紧固；
所述上密封外座(6-5-7)、下密封外座(6-5-8)、轴承外圈(6-5-9)、轴承内转接座(6-5-10)、第一滚动体(6-5-11)、轴承底座(6-5-12)、橡胶密封圈(6-5-13)、毛毡密封圈(6-5-14)、第二滚动体(6-5-17)为Z轴旋转与Z方向承载的密封轴承；
上密封外座(6-5-7)为环状金属件，内圈与毛毡密封圈(6-5-14)外端紧密配合密封，通过螺栓与下密封外座(6-5-8)螺栓紧固，橡胶密封圈(6-5-13)压紧密封连接；
下密封外座(6-5-8)与轴承外圈(6-5-9)过渡配合，下端与转接面(6-5-16)螺栓紧固，垫圈密封连接；
轴承外圈(6-5-9)为第一滚动体(6-5-11)的外圈；
轴承内转接座(6-5-10)为第一滚动体(6-5-11)与第二滚动体(6-5-17)的内圈，内部与光轴(6-5-15)过渡配合紧密连接。
6.根据权利要求5所述的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，
所述第一滚动体(6-5-11)为锥形滚动体；
所述第二滚动体(6-5-17)为球形滚动体。
7.根据权利要求1所述的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，
所述俯仰姿态定量调节结构(9)包括升阻力测力传感器上座(9-1)、俯仰角度微调顶杆(9-2)、俯仰调节结构(9-3)、模型横向龙骨(9-4)、第二卡圈下座(9-5)、第二卡圈上座(9-6)、高度调节转接支座(9-7)、升阻力传感器(9-8)；
所述升阻力测力传感器上座(9-1)上端螺栓连接于前主拖曳杆下端，下端螺栓连接于升阻力测力传感器(9-8)；
所述俯仰角度微调顶杆(9-2)通过螺纹孔固定于俯仰调节结构(9-3)上端；
所述模型横向龙骨(9-4)为模型横向承载的内部结构；
所述第二卡圈下座(9-5)、第二卡圈上座(9-6)为上下卡圈，中间卡住龙骨结构，两侧螺栓拉紧卡紧紧固；
所述高度调节转接支座(9-7)下端螺栓紧固在第二卡圈上座(9-6)上端面，上端螺栓紧固俯仰调节结构(9-3)，使俯仰调节结构在模型蒙皮上端；
所述升阻力传感器(9-8)为标准件，上端螺栓紧固在升阻力测力传感器上座(9-1)，下端螺栓紧固在俯仰调节结构(9-3)。
8.根据权利要求1所述的一种飞机模型俯仰角可控调节的气动升阻力试验装置，其特征在于，
所述俯仰调节结构(9-3)包括俯仰调节上支座(9-3-1)、顶杆螺纹孔(9-3-2)、主轴通孔(9-3-3)、俯仰调节底座(9-3-4)、F号孔(9-3-5)、C号孔(9-3-6)、B号孔(9-3-7)、A号孔(9-3-8)、D号孔(9-3-9)、E号孔(9-3-10)、6号孔(9-3-11)、2号孔(9-3-12)、1号孔(9-3-13)、3号孔(9-3-14)、4号孔(9-3-15)、5号孔(9-3-16)；
所述俯仰调节底座(9-3-1)为“T”形板，上端面与升阻力传感器(9-8)螺栓紧固，凸台面与俯仰调节底座(9-3-4)间隙配合，并通过主轴通孔(9-3-3)与光轴间隙配合连接；
所述F号孔(9-3-5)、C号孔(9-3-6)、B号孔(9-3-7)、A号孔(9-3-8)、D号孔(9-3-9)、E号孔(9-3-10)、6号孔(9-3-11)、2号孔(9-3-12)、1号孔(9-3-13)、3号孔(9-3-14)、4号孔(9-3-15)、5号孔(9-3-16)为俯仰角定位孔，每一个角度通过左右两孔螺栓紧固定位。
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