CN112254921A - 一种高速风洞三自由度模型支撑机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速风洞三自由度模型支撑机构，属于航空气动力风洞支撑试验领域。包括底座、支撑立柱、偏航平台、第一驱动装置、第一锁紧装置、俯仰平台、第二驱动装置、第二锁紧装置、模型、模型安装平台、第三驱动装置和第三锁紧装置，支撑立柱与底座和偏航平台连接，第一驱动装置与支撑立柱连接用于带动其做偏航运动，第二驱动装置与俯仰平台连接用于带动其做俯仰运动，模型安装平台与模型连接，第三驱动装置用于带动模型安装平台轴向运动，第一锁紧装置用于锁紧或松放偏航平台，第二锁紧装置用于锁紧或松放俯仰平台，第三锁紧装置用于锁紧或松放模型安装平台。实现三自由度运动，具备固定和变姿态两种工作方式，可以让飞行器模型定心运动。

Description

一种高速风洞三自由度模型支撑机构

技术领域

本发明涉及技术航空气动力风洞支撑试验技术领域，具体而言，涉及一种高速风洞三自由度模型支撑机构。

背景技术

在高速风洞中，为了模拟高速飞行器在复杂流场中对其造成的影响，三自由度模型支撑机构不仅需要对试验段模型起支撑作用，同时还要对试验段模型的位姿进行调整。目前大多数三自由度机构实现的三个自由度变化为攻角方向角度变化，竖直方向位置变化和水平方向位置变化。

某风洞的设计中，三自由度模型支撑机构实现的三个自由度变化为俯仰角度变化、偏航角度变化和轴向位置变化。试验模型通过三自由度支撑机构实现位姿调整、定位和锁紧。三自由度模型试验要求机构具备固定姿态和变姿态两种工作方式，固定姿态工作时，机构锁紧进行试验；变姿态工作时，机构具备三轴联动功能，机构根据设置的参数连续运动，试验过程中俯仰、偏航的旋转中心保持不变。

目前的三自由度机构在俯仰角度变化、偏航角度变化和轴向位置变化不是很方便，同时现有的三自由度机构只能实现一种工作方式，固定姿态或者变姿态工作方式，无法满足一种机构实现两种工作方式的要求。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明提供一种高速风洞三自由度模型支撑机构，能够很好的实现三自由度（俯仰、偏航和轴向移动）运动，并且具备固定姿态和变姿态两种工作方式，调节方便，试验稳定性好,同时可以让飞行器模型定心运动，无论机构的大小、飞行器模型的位置、安装方式等如何变化，飞行器模型均可以绕着指定的旋转中心做定心运动。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：

一种高速风洞三自由度模型支撑机构，包括底座、支撑立柱、偏航旋转轴、第一驱动装置、偏航导轨组、偏航平台、第一锁紧装置、前俯仰导轨安装台、后俯仰导轨安装台、俯仰平台、俯仰导轨组、第二驱动装置、第二锁紧装置、模型、模型安装平台、第三驱动装置和第三锁紧装置，支撑立柱与底座连接，支撑立柱远离底座的一端面包括相对设置的第一侧边和第二侧边及相对设置的第三侧边和第四侧边，偏航旋转轴的一端与第一侧边的中心连接，另一端与偏航平台转动连接，偏航导轨组安装于第二侧边、第三侧边和第四侧边，偏航平台与偏航导轨组滑动连接，第一驱动装置与第二侧边连接并用于带动偏航平台绕偏航旋转轴做偏航旋转运动，第一锁紧装置安装于第二侧边用于锁紧或松放偏航平台，俯仰平台的相对两侧面均安装有俯仰导轨组并均设置有前俯仰导轨安装台和后俯仰导轨安装台，俯仰导轨组与前俯仰导轨安装台的一端和后俯仰导轨安装台的一端滑动连接，前俯仰导轨安装台的另一端和后俯仰导轨安装台的另一端均与偏航平台连接，第二驱动装置与前俯仰导轨安装台连接并用于带动俯仰平台做俯仰运动，第二锁紧装置安装于后俯仰导轨安装台并用于锁紧或松放俯仰平台，俯仰平台远离偏航平台的一端面安装有直线导轨，模型安装平台的一端与模型连接，另一端滑动安装于直线导轨，俯仰平台远离偏航平台的一端面轴向开设有凹槽，第三驱动装置安装于凹槽并用于带动模型安装平台做轴向运动，第三锁紧装置安装于俯仰平台并用于锁紧或松放模型安装平台。

进一步地，本发明较佳的实施例中，偏航导轨组包括第一偏航导轨、第二偏航导轨和第三偏航导轨，第一偏航导轨为两个，两个第一偏航导轨分别对称设置于第三侧边和第四侧边，第二偏航导轨安装于第四侧边，两个第三偏航导轨分别对称设置于第三侧边和第四侧边，并位于第一偏航导轨与第二偏航导轨之间。

进一步地，本发明较佳的实施例中，第一驱动装置包括偏航液压安装座、偏航液压缸和铰接轴，偏航液压安装座的一端与第二侧边连接，另一端与偏航液压缸连接，铰接轴的一端与偏航液压缸的伸缩端连接，另一端与偏航平台连接。

进一步地，本发明较佳的实施例中，第一锁紧装置包括偏航锁紧液压缸和第一插销，偏航锁紧液压缸安装于第二侧边，偏航锁紧液压缸与第一插销连接并用于带动第一插销朝靠近或远离偏航平台的方向运动，偏航平台设置有多个与第一插销相配合的偏航平台定位孔，多个偏航平台定位孔的中心的连线为第一圆弧段，每相邻两个偏航平台定位孔的中心分别与第一圆弧段的中心的连线形成的夹角为1°。

进一步地，本发明较佳的实施例中，俯仰导轨组包括第一俯仰导轨、第二俯仰导轨和第三俯仰导轨，第一俯仰导轨和第二俯仰导轨均与前俯仰导轨安装台滑动连接，第三俯仰导轨与后俯仰导轨安装台滑动连接。

进一步地，本发明较佳的实施例中，第二驱动装置包括俯仰液压安装座、俯仰液压缸和液压缸铰接轴，俯仰液压安装座为两个，分别与两个前俯仰导轨安装台连接，两个俯仰液压安装座远离前俯仰导轨安装台的一端与俯仰液压缸连接，液压缸铰接轴的一端与俯仰液压缸的伸缩端连接，另一端与俯仰平台连接。

进一步地，本发明较佳的实施例中，第二锁紧装置包括俯仰锁紧液压缸和第二插销，俯仰锁紧液压缸安装于后俯仰导轨安装台，俯仰锁紧液压缸与第二插销连接并用于带动第二插销朝靠近或远离俯仰平台的方向运动，俯仰平台设置有多个与第二插销相配合的俯仰平台定位孔，多个俯仰航平台定位孔的中心的连线为第二圆弧段，每相邻两个俯仰平台定位孔的中心分别与第二圆弧段的中心的连线形成的夹角为1°。

进一步地，本发明较佳的实施例中，第三驱动装置包括轴向液压缸安装座、轴向液压缸和连接座，轴向液压缸安装座的一端与凹槽的底壁连接，另一端与轴向液压缸连接，连接座的一端与轴向液压缸的伸缩端连接，连接座的另一端与模型安装平台连接。

进一步地，本发明较佳的实施例中，第三锁紧装置包括锁紧安装台、轴向锁紧液压缸和第三插销，锁紧安装台为两个，分别安装于俯仰平台的两侧面靠近模型安装平台的一端，每个锁紧安装台上均安装有轴向锁紧液压缸，每个轴向锁紧液压缸均连接有第三插销并用于带动第三插销朝靠近或远离模型安装平台的方向运动，模型安装平台的两侧面均间隔设置有多个与第三插销相配合的轴向平台定位孔。

本发明提供的高速风洞三自由度模型支撑机构的有益效果是：第一驱动装置带动偏航平台绕偏航旋转轴做偏航旋转运动，偏航平台在偏航旋转运动时带动俯仰平台偏航旋转运动，进而带动模型做偏航旋转运动，通过支撑立柱为整个机构提供支撑力，通过偏航导轨组不仅能够提高机构的承载力，还能够提高模型在偏航旋转运动时的稳定性，第二驱动装置带动俯仰平台做俯仰运动，俯仰平台做俯仰运动的同时带动模型安装平台做俯仰运动，进而带动模型做俯仰运动，通过前俯仰导轨安装台和后俯仰导轨安装台支撑俯仰平台，不仅提高俯仰平台的支撑力，同时能够提高俯仰平台运动时的平衡度及稳定性，第三驱动装置带动模型安装平台做轴向运动，模型安装平台做轴向运动带动模型做轴向运动，能够很好的实现三自由度（俯仰、偏航和轴向移动）运动；固定姿态时根据预置模型位置（俯仰角、偏航角、轴向位置），通过第一锁紧装置、第二锁紧装置和第三锁紧装置分别将偏航平台、俯仰平台和模型安装平台进行锁紧，然后进行试验；变姿态时预置至初始位置，通过第一锁紧装置、第二锁紧装置和第三锁紧装置分别将偏航平台、俯仰平台和模型安装平台进行松放，设置机构运动参数，试验中机构根据设置的参数连续运动，保持轴向不动，俯仰偏航旋转中心保持不变，也即是可以让飞行器模型定心运动，都是绕着偏航旋转轴作为旋转中心在转动，同时无论机构的大小、飞行器模型的位置、安装方式等如何变化，飞行器模型均可以绕着指定的旋转中心做定心运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的高速风洞三自由度模型支撑机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的支撑立柱和第一驱动装置的俯视图；

图3为本发明实施例提供的偏航平台的俯视图；

图4为本发明实施例提供的俯仰平台的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的俯仰导轨组与俯仰平台的安装关系结构示意图。

图标：100-高速风洞三自由度模型支撑机构；200-底座；300-支撑立柱；310-第一侧边；320-第二侧边；330-第三侧边；340-第四侧边；350-第一立柱；360-第二立柱；370-第三立柱；410-偏航旋转轴；420-第一驱动装置；421-偏航液压安装座；422-偏航液压缸；423-铰接轴；430-偏航导轨组；431-第一偏航导轨；432-第二偏航导轨；433-第三偏航导轨；434-第一限位块；435-第一限位开关；440-偏航平台；441-第一滑块；450-第一锁紧装置；451-偏航锁紧液压缸；453-偏航平台定位孔；510-前俯仰导轨安装台；520-后俯仰导轨安装台；530-俯仰平台；531-直线导轨；532-凹槽；533-第三限位块；534-第三限位开关；535-零位开关；540-俯仰导轨组；541-第一俯仰导轨；542-第二俯仰导轨；543-第三俯仰导轨；544-第二限位块；545-第二限位开关；550-第二驱动装置；551-俯仰液压安装座；552-俯仰液压缸；553-液压缸铰接轴；560-第二锁紧装置；561-俯仰锁紧液压缸； 563-俯仰平台定位孔；570-第二滑块；600-模型；610-模型安装平台；620-第三驱动装置；621-轴向液压缸安装座；622-轴向液压缸；623-连接座；630-第三锁紧装置；631-锁紧安装台；632-轴向锁紧液压缸；634-轴向平台定位孔；640-第三滑块。

具体实施方式

使本发明实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、 “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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种高速风洞三自由度模型支撑机构100，其包括底座200、支撑立柱300、偏航旋转轴410、第一驱动装置420、偏航导轨组430、偏航平台440、第一锁紧装置450、前俯仰导轨安装台510、后俯仰导轨安装台520、俯仰平台530、俯仰导轨组540、第二驱动装置550、第二锁紧装置560、模型600、模型安装平台610、第三驱动装置620和第三锁紧装置630。

结合图1及图2，支撑立柱300与底座200连接，目的是为了通过支撑立柱300为整个机构提供支撑力，支撑立柱300远离底座200的一端面包括相对设置的第一侧边310和第二侧边320及相对设置的第三侧边330和第四侧边340，偏航旋转轴410的一端与第一侧边310的中心连接，另一端与偏航平台440转动连接，第一驱动装置420与第二侧边320连接并用于带动偏航平台440绕偏航旋转轴410做偏航旋转运动，目的是为了通过第一驱动装置420使偏航平台440能够绕偏航旋转轴410做偏航旋转运动。

进一步的，第一驱动装置420包括偏航液压安装座421、偏航液压缸422和铰接轴423，偏航液压安装座421的一端与第二侧边320连接，另一端与偏航液压缸422连接，铰接轴423的一端与偏航液压缸422的伸缩端连接，另一端与偏航平台440连接，通过偏航液压缸422的伸缩端的运动带动铰接轴423的运动，通过铰接轴423的运动进而带动偏航平台440绕偏航旋转轴410做偏航旋转运动。

偏航导轨组430安装于第二侧边320、第三侧边330和第四侧边340，偏航平台440与偏航导轨组430滑动连接，通过偏航导轨组430不仅能够提高机构的承载力，还能够提高机构在偏航旋转运动时的稳定性。本发明中，偏航平台440与偏航导轨组430通过第一滑块441滑动连接。

进一步的，偏航导轨组430包括第一偏航导轨431、第二偏航导轨432和第三偏航导轨433，第一偏航导轨431为两个，两个第一偏航导轨431分别对称设置于第三侧边330和第四侧边340，第二偏航导轨432安装于第四侧边340，两个第三偏航导轨433分别对称设置于第三侧边330和第四侧边340，并位于第一偏航导轨431与第二偏航导轨432之间需要说明的是，第一偏航导轨431、第二偏航导轨432和第三偏航导轨433具体的安装角度，第一偏航导轨431、第二偏航导轨432和第三偏航导轨433的圆弧角度等可以根据实际的需要和设计进行设置。

请参照图2，为了防止偏航平台440在运动过程中超出了导轨的尺寸范围，在第二偏航导轨432两侧安装了第一限位块434和第一限位开关435，当第一滑块441在运动时触碰到了第一限位开关435时，偏航平台440将停止运动，第一滑块441由于惯性而继续运动，第一限位块434将阻挡第一滑块441继续运动。

第一锁紧装置450安装于第二侧边320用于锁紧或松放偏航平台440。目的是为了在机构固定姿态工作时，通过第一锁紧装置450锁紧偏航平台440，在机构变姿态工作时，通过第一锁紧装置450松放偏航平台440。

结合图2及图5，进一步的，第一锁紧装置450包括偏航锁紧液压缸451和第一插销（图未示），偏航锁紧液压缸451安装于第二侧边320，偏航锁紧液压缸451与第一插销452连接并用于带动第一插销朝靠近或远离偏航平台440的方向运动，偏航平台440设置有多个与第一插销相配合的偏航平台定位孔453，需要锁紧偏航平台440时，通过偏航锁紧液压缸451将第一插销推进偏航平台定位孔453中对偏航平台440进行锁紧，需要松放偏航平台440时，通过偏航锁紧液压缸451将第一插销取出偏航平台定位孔453对偏航平台440进行松放，方便快捷。

其中，多个偏航平台定位孔453的中心的连线为第一圆弧段，每相邻两个偏航平台定位孔453的中心分别与所述第一圆弧段的中心的连线形成的夹角为1°，也即是第一锁紧装置450可以实现偏航平台440每运动1°即可实现锁紧，目的是提高锁紧的精度，也即是可实现高精度锁紧。

结合图1及图2，进一步的，本发明中，支撑立柱300包括第一立柱350、两个第二立柱360及第三立柱370，两个第二立柱360对称设置于第一立柱350的两端并位于第一立柱350的同侧，两个第二立柱360远离第一立柱350的一端分别与第三立柱370的两端连接，其中第一侧边310位于第一立柱350远离底座200的一端，第三侧边330与第四侧边340分别位于两个第二立柱360远离底座200的一端，第二侧板320位于第三立柱370远离底座200的一端。

结合图4及图5，俯仰平台530的相对两侧面均安装有俯仰导轨组540并均设置有前俯仰导轨安装台510和后俯仰导轨安装台520，俯仰导轨组540与前俯仰导轨安装台510的一端和后俯仰导轨安装台520的一端滑动连接，本发明中，俯仰导轨组540与前俯仰导轨安装台510的一端和后俯仰导轨安装台520的一端通过第二滑块570滑动连接，也即是俯仰导轨组540相对前俯仰导轨安装台510和后俯仰导轨安装台520滑动。前俯仰导轨安装台510的另一端和后俯仰导轨安装台520的另一端均与偏航平台440连接，目的是为了对俯仰平台530进行支撑。

进一步的，俯仰导轨组540包括第一俯仰导轨541、第二俯仰导轨542和第三俯仰导轨543，第一俯仰导轨541和第二俯仰导轨542均与前俯仰导轨安装台510滑动连接，第三俯仰导轨543与后俯仰导轨安装台520滑动连接。

需要说明的是，第一俯仰导轨541、第二俯仰导轨542和第三俯仰导轨543安装位置根据俯仰平台530的大小确定，导轨一端安装在俯仰平台530边缘。

结合图4及图5，第二驱动装置550与前俯仰导轨安装台510连接并用于带动俯仰平台530做俯仰运动，在俯仰平台530做俯仰运动时会带动俯仰导轨组540相对前俯仰导轨安装台510和后俯仰导轨安装台520滑动。

进一步的，第二驱动装置550包括俯仰液压安装座551、俯仰液压缸552和液压缸铰接轴553，俯仰液压安装座551为两个，分别与两个前俯仰导轨安装台510连接，也即是每个前俯仰导轨安装台510均连接有俯仰液压安装座551，两个俯仰液压安装座551远离前俯仰导轨安装台510的一端与俯仰液压缸552连接，液压缸铰接轴553的一端与俯仰液压缸552的伸缩端连接，另一端与俯仰平台530连接。

为了防止俯仰平台530在运动过程中超出了导轨的尺寸范围，在第二俯仰导轨542上端以及第三俯仰导轨543下端安装了第二限位块544和第二限位开关545，当第二滑块570在运动时触碰到了第二限位开关545时，俯仰平台530将停止运动，第二滑块570由于惯性而继续运动，第二限位块544将阻挡第二滑块570继续运动。

第二锁紧装置560安装于后俯仰导轨安装台520并用于锁紧或松放俯仰平台530，目的是为了在机构固定姿态工作时，通过第二锁紧装置560锁紧俯仰平台530，在机构变姿态工作时，通过第二锁紧装置560松放俯仰平台530。

进一步的，第二锁紧装置560包括俯仰锁紧液压缸561和第二插销（图未示），俯仰锁紧液压缸561安装于后俯仰导轨安装台520，俯仰锁紧液压缸561与第二插销连接并用于带动第二插销朝靠近或远离俯仰平台530的方向运动，俯仰平台530设置有多个与第二插销相配合的俯仰平台定位孔563。需要锁紧俯仰平台530时，通过俯仰锁紧液压缸561将第二插销推进俯仰平台定位孔563中对俯仰平台530进行锁紧，需要松放俯仰平台530时，通过俯仰锁紧液压缸561将第二插销取出俯仰平台定位孔563对俯仰平台530进行松放，方便快捷。

其中，多个俯仰航平台定位孔563的中心的连线为第二圆弧段，每相邻两个俯仰平台定位孔563的中心分别与第二圆弧段的中心的连线形成的夹角为1°，第二锁紧装置560可实现俯仰平台530每运动1°便可锁紧，目的是提高锁紧的精度，也即是可实现高精度锁紧。进一步的，前俯仰导轨安装台510也安装有第二锁紧装置560，目的是为了提高锁紧俯仰平台530的稳定性。需要说明的是，本发明中，前俯仰导轨安装台510与后俯仰导轨安装台520上均安装有两个第二锁紧装置560，目的是为了进一步提高锁紧俯仰平台530的稳定性，每个第二锁紧装置560对应一组俯仰平台定位孔563，前俯仰导轨安装台510上的第二锁紧装置560对应的俯仰平台定位孔563分别设置于第三俯仰导轨543的两侧，两组俯仰平台定位孔563间隔角度为2°，后俯仰导轨安装台520上的第二锁紧装置560对应的俯仰平台定位孔563分别设置于第二俯仰导轨542的两侧，两组俯仰平台定位孔563间隔角度为2°。

结合图1及图5，俯仰平台530远离偏航平台440的一端面安装有直线导轨531，模型安装平台610的一端与模型600连接，另一端滑动安装于直线导轨531，本发明中，直线导轨531为2根，对称设置于俯仰平台530远离偏航平台440的一端面，其中，模型安装平台610通过第三滑块640与直线导轨531滑动连接，俯仰平台530远离偏航平台440的一端面轴向开设有凹槽532，第三驱动装置620安装于凹槽532并用于带动模型安装平台610做轴向运动。

进一步的，第三驱动装置620包括轴向液压缸安装座621、轴向液压缸622和连接座623，轴向液压缸安装座621的一端与凹槽532的底壁连接，另一端与轴向液压缸622连接，连接座623的一端与轴向液压缸622的伸缩端连接，连接座623的另一端与模型安装平台610连接，轴向液压缸622的伸缩端带动连接座623做轴向运动，连接座623做轴向运动带动模型安装平台610做轴向运动，进而带动模型600做轴向运动。

第三锁紧装置630安装于俯仰平台530并用于锁紧或松放模型安装平台610。目的是为了在机构固定姿态工作时，通过第三锁紧装置630锁紧模型安装平台610，在机构变姿态工作时，通过第三锁紧装置630松放模型安装平台610。

为了防止模型安装平台610在运动过程中超出了导轨的尺寸范围，在直线导轨531的两端安装了第三限位块533，一端安装了第三限位开关534，一端安装了零位开关535，当第三滑块640在运动时触碰到了第三限位开关534时，俯仰平台530将停止运动，第三滑块640由于惯性而继续运动，第三限位块533将阻挡第三滑块640继续运动；当轴向运动机构在初始位置时，触碰到零位开关535，系统将提示模型600处于初始位置上。

进一步的，第三锁紧装置630包括锁紧安装台631、轴向锁紧液压缸632和第三插销（图未示），锁紧安装台631为两个，分别安装于俯仰平台530的两侧面靠近模型安装平台610的一端，每个锁紧安装台631上均安装有轴向锁紧液压缸632，每个轴向锁紧液压缸632均连接有第三插销并用于带动第三插销朝靠近或远离模型安装平台610的方向运动，模型安装平台610的两侧面均间隔设置有多个与第三插销相配合的轴向平台定位孔634。需要锁紧模型安装平台610时，通过轴向锁紧液压缸632将第三插销推进轴向平台定位孔634中对模型安装平台610进行锁紧，需要松放模型安装平台610时，通过轴向锁紧液压缸632将第三插销取出轴向平台定位孔634对模型安装平台610进行松放，方便快捷。

进一步的，每相邻两个轴向平台定位孔634的中心之间的距离是不定的，可根据实际需要进行设置，设置每相邻两个轴向平台定位孔634的中心之间的距离的目的是提高锁紧的精度，也即是可实现高精度锁紧。

需要说明的是，本发明中，第一滑块441、第二滑块570和第三滑块640均为多个，具体数量可根据需要进行设置。

需要说明的是，第一锁紧装置450中的第一插销、第二锁紧装置560中的第二插销和第三锁紧装置630中的第三插销不仅可以用液压系统实现自动化锁紧，也可以进行手动插销锁紧。

第一驱动装置420带动偏航平台440绕偏航旋转轴410做偏航旋转运动，偏航平台440在偏航旋转运动时带动俯仰平台530偏航旋转运动，俯仰平台530做偏航旋转运动带动模型安装平台610做偏航旋转运动，进而带动模型600做偏航旋转运动，第二驱动装置550带动俯仰平台530做俯仰运动，俯仰平台530做俯仰运动的同时带动模型安装平台610做俯仰运动，进而带动模型600做俯仰运动，第三驱动装置620带动模型安装平台610做轴向运动，模型安装平台610做轴向运动带动模型600做轴向运动，能够很好的实现三自由度（俯仰、偏航和轴向移动）运动；固定姿态时根据预置模型位置（俯仰角、偏航角、轴向位置），通过第一锁紧装置450、第二锁紧装置560和第三锁紧装置630分别将偏航平台440、俯仰平台530和模型安装平台610进行锁紧，然后进行试验；变姿态时预置至初始位置，通过第一锁紧装置450、第二锁紧装置560和第三锁紧装置630分别将偏航平台440、俯仰平台530和模型安装平台610进行松放，设置机构运动参数，试验中机构根据设置的参数连续运动，保持轴向不动，俯仰偏航旋转中心保持不变，也即是可以让飞行器模型定心运动，都是绕着偏航旋转轴410作为旋转中心在转动，同时无论机构的大小、飞行器模型的位置、安装方式等如何变化，飞行器模型均可以绕着指定的旋转中心做定心运动。

综上所述，本发明的高速风洞三自由度模型支撑机构，能够很好的实现三自由度（俯仰、偏航和轴向移动）运动，同时具备固定姿态和变姿态两种工作方式，调节方便，试验稳定性好，同时可以让飞行器模型定心运动，该机构由于机构设计的合理性及巧妙性，在同种类型中具有质量小，运动精度高的优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，包括底座、支撑立柱、偏航旋转轴、第一驱动装置、偏航导轨组、偏航平台、第一锁紧装置、前俯仰导轨安装台、后俯仰导轨安装台、俯仰平台、俯仰导轨组、第二驱动装置、第二锁紧装置、模型、模型安装平台、第三驱动装置和第三锁紧装置，所述支撑立柱与所述底座连接，所述支撑立柱远离所述底座的一端面包括相对设置的第一侧边和第二侧边及相对设置的第三侧边和第四侧边，所述偏航旋转轴的一端与所述第一侧边的中心连接，另一端与所述偏航平台转动连接，所述偏航导轨组安装于所述第二侧边、所述第三侧边和所述第四侧边，所述偏航平台与所述偏航导轨组滑动连接，所述第一驱动装置与所述第二侧边连接并用于带动所述偏航平台绕所述偏航旋转轴做偏航旋转运动，所述第一锁紧装置安装于所述第二侧边用于锁紧或松放所述偏航平台，所述俯仰平台的相对两侧面均安装有俯仰导轨组并均设置有所述前俯仰导轨安装台和所述后俯仰导轨安装台，所述俯仰导轨组与所述前俯仰导轨安装台的一端和所述后俯仰导轨安装台的一端滑动连接，所述前俯仰导轨安装台的另一端和所述后俯仰导轨安装台的另一端均与所述偏航平台连接，所述第二驱动装置与所述前俯仰导轨安装台连接并用于带动所述俯仰平台做俯仰运动，所述第二锁紧装置安装于所述后俯仰导轨安装台并用于锁紧或松放所述俯仰平台，所述俯仰平台远离所述偏航平台的一端面安装有直线导轨，所述模型安装平台的一端与所述模型连接，另一端滑动安装于所述直线导轨，所述俯仰平台远离所述偏航平台的一端面轴向开设有凹槽，所述第三驱动装置安装于所述凹槽并用于带动所述模型安装平台做轴向运动，所述第三锁紧装置安装于所述俯仰平台并用于锁紧或松放所述模型安装平台。

2.根据权利要求1所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述偏航导轨组包括第一偏航导轨、第二偏航导轨和第三偏航导轨，所述第一偏航导轨为两个，两个所述第一偏航导轨分别对称设置于所述第三侧边和所述第四侧边，所述第二偏航导轨安装于所述第四侧边，两个所述第三偏航导轨分别对称设置于所述第三侧边和所述第四侧边，并位于所述第一偏航导轨与所述第二偏航导轨之间。

3.根据权利要求1所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述第一驱动装置包括偏航液压安装座、偏航液压缸和铰接轴，所述偏航液压安装座的一端与所述第二侧边连接，另一端与所述偏航液压缸连接，所述铰接轴的一端与所述偏航液压缸的伸缩端连接，另一端与所述偏航平台连接。

4.根据权利要求1所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述第一锁紧装置包括偏航锁紧液压缸和第一插销，所述偏航锁紧液压缸安装于所述第二侧边，所述偏航锁紧液压缸与所述第一插销连接并用于带动所述第一插销朝靠近或远离所述偏航平台的方向运动，所述偏航平台设置有多个与所述第一插销相配合的偏航平台定位孔，多个所述偏航平台定位孔的中心的连线为第一圆弧段，每相邻两个所述偏航平台定位孔的中心分别与所述第一圆弧段的中心的连线形成的夹角为1°。

5.根据权利要求1所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述俯仰导轨组包括第一俯仰导轨、第二俯仰导轨和第三俯仰导轨，所述第一俯仰导轨和所述第二俯仰导轨均与所述前俯仰导轨安装台滑动连接，所述第三俯仰导轨与所述后俯仰导轨安装台滑动连接。

6.根据权利要求5所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述第二锁紧装置包括俯仰锁紧液压缸和第二插销，所述俯仰锁紧液压缸安装于所述后俯仰导轨安装台，所述俯仰锁紧液压缸与所述第二插销连接并用于带动所述第二插销朝靠近或远离所述俯仰平台的方向运动，所述俯仰平台设置有多个与所述第二插销相配合的俯仰平台定位孔，多个所述俯仰航平台定位孔的中心的连线为第二圆弧段，每相邻两个所述俯仰平台定位孔的中心分别与所述第二圆弧段的中心的连线形成的夹角为1°。

7.根据权利要求1所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述第二驱动装置包括俯仰液压安装座、俯仰液压缸和液压缸铰接轴，所述俯仰液压安装座为两个，分别与两个所述前俯仰导轨安装台连接，两个所述俯仰液压安装座远离所述前俯仰导轨安装台的一端与所述俯仰液压缸连接，所述液压缸铰接轴的一端与所述俯仰液压缸的伸缩端连接，另一端与所述俯仰平台连接。

8.根据权利要求1所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述第三驱动装置包括轴向液压缸安装座、轴向液压缸和连接座，所述轴向液压缸安装座的一端与所述凹槽的底壁连接，另一端与所述轴向液压缸连接，所述连接座的一端与所述轴向液压缸的伸缩端连接，所述连接座的另一端与所述模型安装平台连接。

9.根据权利要求1所述的高速风洞三自由度模型支撑机构，其特征在于，所述第三锁紧装置包括锁紧安装台、轴向锁紧液压缸和第三插销，所述锁紧安装台为两个，分别安装于所述俯仰平台的两侧面靠近所述模型安装平台的一端，每个所述锁紧安装台上均安装有轴向锁紧液压缸，每个所述轴向锁紧液压缸均连接有所述第三插销并用于带动所述第三插销朝靠近或远离所述模型安装平台的方向运动，所述模型安装平台的两侧面均间隔设置有多个与所述第三插销相配合的轴向平台定位孔。

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