CN112960140B - 平尾配平角度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平尾配平角度调节装置，该平尾配平角度调节装置包括：第一标尺，在第一标尺上周向布置的第一均匀的刻度和适于附连到平尾的平尾盒段的第一附连结构；以及第二标尺，在第二标尺上周向布置的第二均匀的刻度和适于附连到平尾的升降舵的第二附连结构，并且其中，第一均匀的刻度的分度值不等于第二均匀的刻度的分度值。该角度调节装置使得能够调节升降舵的一系列偏角，以便确定平尾的初始姿态，从而研究飞行器在动载荷作用下整体结构的稳定性。该角度调节装置结构简单、易于操作，便于模型试验的快速换装、能够快速准确地获取升降舵偏转角度，而且精度足够满足试验要求，实现了预期的发明目的。

Description

平尾配平角度调节装置

技术领域

本发明涉及一种平尾配平角度调节装置，用于在民用飞行器模型的变角度模型试验中使用。

背景技术

一些动力学模型试验，需要在试验时检查和调整舵面偏转角度，保证其偏转角度在试验大纲要求的范围内，目的主要为了获取飞行器可能的运动特性和响应。

在动力学模型结构设计时，需要根据试验要求单独设计可调平尾(包括水平安定面和升降舵)，能实现活动面的角度调节，并满足一定的误差要求。目前常用的飞行器舵面角度测量方法有三种：(1)人工夹具测量；(2)光栅测量；(3)倾角传感器测量。人工设计的夹具一般结构比较复杂，同时受被测物尺寸限制，测量误差大，测量精度不高；光栅测量一般需要提前进行舵面轴标定，操作上比较麻烦；而倾角传感器测量需要安装传感器和一套调试采集反馈系统，成本比较高。

因此，迫切需要一种能够克服现有技术的缺陷并满足试验要求的平尾配平角度调节装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于飞行器平尾配平的角度调节装置，该角度调节装置的结构简单、易于操作，便于模型试验的快速换装、能够快速准确地获取升降舵偏转角度，而且精度足够满足试验要求。

根据本发明的一方面，提出了一种平尾配平角度调节装置，该平尾配平角度调节装置包括：第一标尺，在第一标尺上周向布置的第一均匀的刻度和适于附连到平尾的平尾盒段的第一附连结构；以及第二标尺，在第二标尺上周向布置的第二均匀的刻度和适于附连到平尾的升降舵的第二附连结构，并且其中，第一均匀的刻度的分度值不等于第二均匀的刻度的分度值。

这样，例如通过第一附连结构将第一标尺固定到飞行器平尾的平尾盒段，而通过第二附连结构将第二标尺固定到平尾的升降舵，并且第二标尺随升降舵转动。这样，使得能够调节升降舵的一系列偏角，以便确定平尾的初始姿态，从而研究飞行器在动载荷作用下整体结构的稳定性。并且由于第一均匀的刻度的分度值不等于第二均匀的刻度的分度值，能够根据试验大纲要求的范围实现期望的测量精度。

根据本发明的上述方面，第一均匀的刻度的分度值x不等于第二均匀的刻度的分度值y，并且第一标尺上的n个分度值与第二标尺上的n+1个分度值相等，即，nx＝(n+1)y，并且其中，第一均匀的刻度的分度值x为5°或2.5°，而n为4或9。通过这种设置，该平尾配平角度调节装置实现的精度Δy＝|y-x|＝x/(n+1)，即能够实现的精度范围为0.25°、0.5°或者1°，特别是当达到0.25°的精度时，提高了设计精度并使得测量精度更加精确。提高精度在缩比模型中，对试验结果准确性的提升会有很大帮助，换言之，使得动力学模型试验的试验结果更加准确。

根据上述方面的较佳实施例，第一标尺可以包括扇形结构，并且包括第一基准、第二基准以及在第一基准和第二基准之间的第一圆弧部，其中，第一均匀的刻度均匀地设置在第一圆弧部的至少一部分上；并且第二标尺可以包括扇形结构，并且包括第三基准、第四基准以及在第三基准和第四基准之间的第二圆弧部，其中，第二均匀的刻度均匀地设置在第二圆弧部的至少一部分上。通过将第一均匀的刻度和第二均匀的刻度均匀地设置在第一圆弧部和第二圆弧部上，能够在升降舵转动时，更容易地读取第一标尺和/或第二标尺上的读数，从而更便于试验的操作。

根据上述方面的较佳实施例，第一标尺和第二标尺可以均为1/4圆的扇形结构，并且第一标尺的第一圆弧部与第二标尺第二圆弧部的弧度和形状相同。这样，在使用时，能够在第二标尺随升降舵转动的同时，使第一标尺和第二标尺上的刻度尽可能地贴近，以便于试验时的读数。

根据上述方面的较佳实施例，第一均匀的刻度可以设置在第一基准和第二基准之间，并且第二标尺还可以包括第三偏零位和第四偏零位，其中，第二均匀的刻度设置在第三偏零位和第四偏零位之间。从而使得在升降舵转动时，第二标尺随着升降舵的转动，在第一标尺上的大致90度的范围内移动，以便满足各种可能的试验角度需求。

根据上述方面的较佳实施例，第一标尺还可以包括第一偏零位和第二偏零位，其中，第一偏零位与第二基准之间的夹角等于第三偏零位与第四基准之间的夹角，并且第一偏零位与第二偏零位之间的夹角等于第三偏零位和第四偏零位之间的夹角。通过这种设置，能够在期望的试验角度范围内使得测量精度更加准确。并且使得第一偏零位和第三偏零位可以作为在第一方向上(或在向上方向上)偏转的基准，而第二偏零位和第四偏零位可以作为在第二方向上(或在向下方向上)偏转的基准。

根据上述方面的较佳实施例，第一标尺的第一偏零位与第二基准的夹角为32.5度，第一标尺的第二偏零位与第一基准的夹角为35度，而在第一偏零位和第二偏零位之间包括9个分度值；并且第二标尺的第三偏零位与第四基准的夹角为32.5度，第二标尺的第四偏零位与第三基准的夹角为35度，而在第三偏零位和第四偏零位之间包括10个分度值。这样，第一标尺在第一偏零位和第二偏零位之间的最小分度值为22.5°/9＝2.5°，而第二标尺在第三偏零位和第四偏零位之间的最小分度值为22.5°/10＝2.25°，那么该角度调节装置的用于角度调节的最小角度精度可以达到0.25°。

根据上述方面的较佳实施例，第一标尺的第一均匀的刻度在第一圆弧部上能够以均匀的间隔交错地布置为两排，使得两排刻度均匀地布置在第一圆弧部的两个同心圆弧上。并且/或者，同样地，第二标尺的第二均匀的刻度在第二圆弧部上能够以均匀的间隔交错地布置为两排，使得两排刻度均匀地布置在第二圆弧部的两个同心圆弧上。利用这种布置，能够避免在很小的角向尺寸范围上在一排上分布太多的刻度。从而更便于试验时的读数，并且使得在该角度调节装置的生产期间，易于制作相应的刻度，降低加工成本并提高加工效率。

根据前述方面的较佳实施例，第一标尺的第一均匀的刻度和第二标尺的第二均匀的刻度可以是通孔，并且当将第一标尺与第二标尺对准放置时，通孔能够至少部分地重叠。这种设置使得不仅更便于读取刻度数，并且使得一旦升降舵旋转到期望的试验角度，能够方便地借助通孔将第一标尺和第二标尺相对固定，从而使平尾和升降度相对于彼此以固定的角度定位，以便进行相应的试验，而不需要另外的固定或定位装置。

根据前述方面的较佳实施例，第一标尺可包括沿第一基准设置的第一定位孔和第一基准孔，而第二标尺可包括沿第三基准设置的第二定位孔和第二基准孔。通过使第一基准孔与第二基准孔对齐，能够方便地使第一标尺和第二标尺对准配合在一起，而第一定位孔与第二定位孔允许能够方便地借助例如螺钉之类的紧固件将第一标尺和第二标尺定位并固定到飞行器平尾的盒段和升降舵，并且使得第二标尺能够随着升降舵的转动而相对于第一标尺转动。

由此可见，通过本发明的平尾配平角度调节装置，满足了试验要求，实现了预定的目的。

附图说明

为了进一步清楚地描述根据本发明的平尾配平角度调节装置，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：

图1是示出了根据本发明的非限制性实施例的平尾配平角度调节装置的说明性示意图；

图2是根据本发明的非限制性实施例的平尾配平角度调节装置的第一标尺的示意图；

图3是根据本发明的非限制性实施例的平尾配平角度调节装置的第二标尺的示意图；以及

图4是示出了安装到飞行器平尾的盒段的第一标尺和安装到升降舵的第二标尺的说明性示意图。

具体实施方式

应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中所述的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的非限制性示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体位置、方向或其它物理特征不应被视为限制。

下面结合附图来具体说明本发明的用于飞行器平尾配平的角度调节装置100。

图1是示出了根据本发明的非限制性实施例的平尾配平角度调节装置100的说明性示意图。如图所示，该平尾配平角度调节装置100可以包括配合在一起的第一标尺10和第二标尺20。

图2是根据本发明的非限制性实施例的平尾配平角度调节装置100的第一标尺10的示意图。如图所示，第一标尺10可以包括大致1/4圆的扇形结构，并且包括第一基准11、第二基准12以及在第一基准11和第二基准12之间的第一圆弧部13。另外，第一标尺10还包括设置在第一圆弧部13上的上偏零位或第一偏零位131以及下偏零位或第二偏零位132。在第一圆弧部13的至少一部分上均匀地设置有第一均匀的刻度。例如，在图2示出的实施例中，第一均匀的刻度均匀地分布在第一基准11和第二基准12之间。如该较佳实施例中示出的，第一基准11和第二基准12之间的夹角为90度，其间均匀地布置有37个刻度，从而形成36个分度值，即36个最小刻度值，每个分度值代表的角度为2.5°(90°/36＝2.5°)。第一标尺10的第一偏零位131与第二基准12的夹角为32.5度，第一标尺10的第二偏零位132与第一基准11的夹角为35度，而在第一偏零位131和第二偏零位132之间包括10个刻度，即，9个分度值，那么每个分度值代表的角度同样为2.5°(即，(90°-32.5°-35°)/9＝2.5°)。

作为较佳实施例，第一标尺10的第一均匀的刻度在第一圆弧部13上以均匀的间隔交错地布置为两排，使得两排刻度均匀地布置在第一圆弧部13的两个同心圆弧上，并且相邻的刻度之间的角向距离相等。

另外，第一标尺10还可以包括适于附连到平尾的平尾盒段201的第一附连结构。例如，如图4所示，第一标尺10可以包括用于将第一标尺10固定到平尾盒段201的至少一个第一定位孔(例如，附图中示出的2个第一定位孔101)，并且还可以包括沿第一基准11设置的第一基准孔110。

图3是根据本发明的非限制性实施例的平尾配平角度调节装置100的第二标尺20的示意图。如图所示，第二标尺20可以包括大致1/4圆的扇形结构，并且包括第三基准21、第四基准22以及在第三基准21和第四基准22之间的第二圆弧部23。另外，第二标尺20还包括设置在第二圆弧部23上的上偏零位或第三偏零位231以及下偏零位或第四偏零位232。在第二圆弧部23的至少一部分上均匀地设置有第二均匀的刻度，例如，在图3示出的实施例中，第二均匀的刻度均匀地分布在第三偏零位231和第四偏零位232之间。如该较佳实施例中示出的，第三基准21和第四基准22之间的夹角为90度，第二标尺20的第三偏零位231与第四基准22的夹角为32.5度，第二标尺20的第四偏零位232与第三基准21的夹角为35度，而在第三偏零位231和第四偏零位232之间包括11个刻度，即，10个分度值，从而每个分度值代表的角度为2.25°(即，(90°-32.5°-35°)/10＝2.25°)。

由此，能够看出，第一均匀的刻度的分度值(2.5°)不等于第二均匀的刻度的分度值(2.25°)，从而使得根据该较佳实施例的角度调节装置100的最小精度为：2.5°-2.25°＝0.25°。关于角度调节装置100的最小精度的更一般性的详细说明将在下文中进一步介绍。

作为较佳实施例，第二标尺20的第二均匀的刻度在第二圆弧部23上以均匀的间隔交错地布置为两排，使得两排刻度均匀地布置在第二圆弧部23的两个同心圆弧上，并且相邻的刻度之间的角向距离相等。

如本文所有，术语“分度值”是指标尺上的两个相邻刻度之间的最小间距，或者表示两个相邻刻度之间的在周向方向上的最小角度值。

另外，第二标尺20同样还可以包括适于附连到平尾的升降舵202的第二附连结构。例如，如图4所示，第二标尺20可以包括用于将第二标尺20固定到平尾的升降舵202的至少一个第二定位孔(例如，附图中示出的2个第一定位孔210)，并且还可以包括沿第三基准21设置的第二基准孔201。

应当理解，虽然附图中示出的定位孔的数量为2个，但是第一标尺10和第二标尺20可以包括任何数量的定位孔110和210，并且本领域普通技术人员能设想任何其它形式的附连结构。

作为另一较佳实施例，第一标尺10的第一圆弧部13与第二标尺20第二圆弧部23的弧度和形状相同。并且为了便于读数和加工，第一标尺10的第一均匀的刻度和第二标尺20的第二均匀的刻度均为通孔，当将第一标尺10与第二标尺20对准放置时，即，将第一基准孔101和第二基准孔201对准时，这些通孔能够至少部分地重叠。

这样，当将第一标尺10固定到平尾的平尾盒段201，而将第二标尺20固定到平尾的升降舵202时，随着升降舵202的旋转，第二标尺20相对于第一标尺10旋转，从而通过第二标尺20相对于第一标尺10旋转的角度来确定升降舵202相对于初始零位的角度，从而实现预期的试验目的。

应当理解，以上参照图1-3示出的非限制性实施例仅为了示出本发明的原理，而非限制本发明的范围。例如，虽然将第一标尺10和第二标尺20示出为包括大致1/4圆的扇形结构，但是其它任何类型的结构都是可能的，比如包括大致1/2圆的半圆形结构，或者完整的圆形结构。

同样，在该非限制性实施例中限定的诸如第一标尺10的第一偏零位131与第二基准12之间的32.5度的夹角之类的各个角度、以及诸如在第三偏零位231和第四偏零位232之间所包括的11个刻度之类的各个刻度数量，仅用来说明本发明的原理，本领域的普通技术人员能够根据实际的试验需求设置任何角度值和/或刻度数量，只要使得第一均匀的刻度的分度值(例如，本示例中的2.5°)不等于第二均匀的刻度的分度值(例如，例如本示例中的2.25°)即可。

如上所述，第一标尺10可以用来确定初始零位和升降舵202的零位，提供一个偏度的范围；而第二标尺20可以用来调节确定升降舵202的偏角，控制角度的精度。

作为常用的设计和实现规则，为了实现预期的精度值，例如：可以将角度调节装置100设置为：第一标尺10上的n个分段刻度值与第二标尺20上的n+1个刻度值相等，其中n＞1；若第一标尺10上的最小刻度值为x，第二标尺20上的最小刻度值为y，则满足以下等式nx＝(n+1)y。由此可以得出，y＝nx/(n+1)，进而第一标尺10上的最小刻度值与第二标尺20上的最小刻度值的差为：Δy＝|y-x|＝x/(n+1)，即为测量精度。由以上公式可以看出，为了增加测量精度，可以增加第二标尺20的等分刻度数n+1或者减少第一标尺10的最小刻度值x。一般地，第一标尺10上的最小刻度值x可以取5°、2.5°，而第二标尺20上等分刻度数n+1可以取5、10，则这种设置的角度调节装置100所对应的精度为5°/5＝1°、5°/10＝0.5°、2.5°/5＝0.5°或2.5°/10＝0.25°。

作为更一般的设计和实现规则，第一标尺10上的n个刻度值可以与第二标尺20上的m(或者n+i)个分段刻度值相等，即，nx＝my，其中，m，n和i均为整数，且n＞1。此时，测量精度为：Δy＝|y-x|＝|nx/m-x|＝xi/m。由此可见，本领域普通技术人员能够根据期望达到的测量精度以及第一标尺10和第二标尺20的结构情况设置第一均匀的刻度的分度值和不同于该第一均匀的刻度的第二均匀的刻度的分度值。

如本文所用，用于表示顺序的用语“第一”或“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、安装顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，“第一标尺”可以用来表示“第二标尺”，而“上偏零位”可以用来表示“下偏零位”，同样“第一基准”可以用来表示“第二基准”或“第三基准”而不脱离本发明的范围。

根据本发明的另一非限制性实施例并且参照图4，可以采用以下步骤来组装根据本发明的角度调节装置100。

a.将第一标尺10固定到平尾盒段201处(安装线平行于平尾盒段201的弦平面)，确定第一标尺10零位；

b.将第二标尺20固定到升降舵202处(安装线平行于升降舵202盒段弦平面)，通过对齐第一标尺10零位(即，第二基准12与第四基准22对齐)，来确定升降舵202初始位置(即升降舵零位)；

c.如果需要使升降舵202上偏一定角度，逆时针旋转升降舵202，当第二标尺20达到要求角度后，在相应的孔(例如定位孔110、210)处固定插销；如果使升降舵20下偏，则顺时针旋转升降舵，当第二标尺20达到要求角度后，在相应的孔(例如定位孔110、210)处固定插销。

d.针对不同试验工况，可以重新调整模型角度，并重复a-c步骤。

根据本发明的非限制性实施例的角度调节装置100的优点至少包括以下方面：

a.安装方便，读数快捷；

b.换装简单，角度可控；

c.节约成本，效率提高；

d.制作简单，易于推广。

综上所述，根据本发明的实施例的用于飞行器动力学试验模型的平尾配平的角度调节装置100克服了现有技术中的缺点，并且根据本发明的角度调节装置10结构简单、易于操作，便于模型试验的快速换装、能够快速准确地获取升降舵偏转角度，而且精度足够满足试验要求，实现了预期的发明目的。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的角度调节装置进行了说明，但是本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (7)

1.一种平尾配平角度调节装置(100)，其特征在于，所述平尾配平角度调节装置包括：

第一标尺(10)，在所述第一标尺上周向布置的第一均匀的刻度和适于附连到平尾的平尾盒段(201)的第一附连结构；以及

第二标尺(20)，在所述第二标尺上周向布置的第二均匀的刻度和适于附连到平尾的升降舵(202)的第二附连结构，

其中，所述第一均匀的刻度的分度值不等于所述第二均匀的刻度的分度值，并且

其中，所述第一标尺(10)包括扇形结构，并且包括第一基准(11)、第二基准(12)以及在所述第一基准和所述第二基准之间的第一圆弧部(13)，其中，所述第一均匀的刻度均匀地设置在所述第一圆弧部(13)的至少一部分上；并且

所述第二标尺(20)包括扇形结构，并且包括第三基准(21)、第四基准(22)以及在所述第三基准和所述第四基准之间的第二圆弧部(23)，其中，所述第二均匀的刻度均匀地设置在所述第二圆弧部(23)的至少一部分上，并且

其中，所述第一标尺(10)的所述第一均匀的刻度在所述第一圆弧部(13)上以均匀的间隔交错地布置为两排，使得两排刻度均匀地布置在所述第一圆弧部(13)的两个同心圆弧上；和/或

所述第二标尺(20)的所述第二均匀的刻度在所述第二圆弧部(23)上以均匀的间隔交错地布置为两排，使得两排刻度均匀地布置在所述第二圆弧部(23)的两个同心圆弧上，并且

所述第一标尺(10)包括沿所述第一基准(11)设置的第一定位孔(110)和第一基准孔(101)，而所述第二标尺(20)包括沿所述第三基准设置的第二定位孔(210)和第二基准孔(201)，所述第一基准孔(101)与所述第二基准孔(201)对齐，并且所述第一定位孔(110)与所述第二定位孔(210)用于通过紧固件将所述第一标尺(10)和所述第二标尺(20)定位并固定到飞行器平尾的盒段和升降舵，并且使得所述第二标尺(20)能够随着升降舵的转动而相对于所述第一标尺(10)转动。

2.如权利要求1所述的平尾配平角度调节装置(100)，其特征在于，所述第一均匀的刻度的分度值x不等于所述第二均匀的刻度的分度值y，并且所述第一标尺(10)上的n个分度值与所述第二标尺(20)上的n+1个分度值相等，即，nx＝(n+1)y，并且其中，所述第一均匀的刻度的分度值x为5°或2.5°，而n为4或9。

3.如权利要求1所述的平尾配平角度调节装置(100)，其特征在于，所述第一标尺(10)和所述第二标尺(20)均为1/4圆的扇形结构，并且所述第一标尺(10)的所述第一圆弧部(13)与所述第二标尺(20)所述第二圆弧部(23)的弧度和形状相同。

4.如权利要求3所述的平尾配平角度调节装置(100)，其特征在于，所述第一均匀的刻度设置在所述第一基准(11)和第二基准(12)之间，并且

所述第二标尺(20)还包括第三偏零位(231)和第四偏零位(232)，其中，所述第二均匀的刻度设置在所述第三偏零位(231)和所述第四偏零位(232)之间。

5.如权利要求4所述的角度调节装置(100)，其特征在于，所述第一标尺(10)还包括第一偏零位(131)和第二偏零位(132)，其中，所述第一偏零位(131)与所述第二基准(12)之间的夹角等于所述第三偏零位(231)与所述第四基准(22)之间的夹角，并且所述第一偏零位(131)与所述第二偏零位(132)之间的夹角等于所述第三偏零位(231)和所述第四偏零位(232)之间的夹角。

6.如权利要求5所述的角度调节装置(100)，其特征在于，所述第一标尺(10)的所述第一偏零位(131)与所述第二基准(12)的夹角为32.5度，所述第一标尺(10)的所述第二偏零位(132)与所述第一基准(11)的夹角为35度，而在所述第一偏零位(131)和所述第二偏零位(132)之间包括9个分度值；并且

所述第二标尺(20)的所述第三偏零位(231)与所述第四基准(22)的夹角为32.5度，所述第二标尺(20)的所述第四偏零位(232)与所述第三基准(21)的夹角为35度，而在所述第三偏零位(231)和所述第四偏零位(232)之间包括10个分度值。

7.如权利要求1-6中任一项所述的平尾配平角度调节装置(100)，其特征在于，所述第一标尺(10)的所述第一均匀的刻度和所述第二标尺(20)的所述第二均匀的刻度是通孔，并且当将所述第一标尺(10)与所述第二标尺(20)对准放置时，所述通孔能够至少部分地重叠。

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