CN114310734B - 一种飞机模型沉浮支撑装置及四自由度支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于风洞试验领域，具体涉及一种飞机模型沉浮支撑装置及四自由度支撑装置。其中，一种飞机模型沉浮支撑装置，包括沉浮支杆和外支杆，所述沉浮支杆活动设置在外支杆内，所述沉浮支杆在所述外支杆内的活动具有上极限位置和下极限位置，还包括配重块、配重绳和定滑轮，所述沉浮支杆上设置有连接件，所述连接件连接所述配重绳的一端，所述配重绳的另一端连接配重块；所述配重绳设置在定滑轮上，所述定滑轮高于连接件。本发明的一种飞机模型沉浮支撑装置通过配重块平衡沉浮支杆的质量，在飞机模型进行沉浮试验中，沉浮支杆的质量不会对飞机的沉浮造成影响，具有提高试验精确度的效果。

Description

一种飞机模型沉浮支撑装置及四自由度支撑装置

技术领域

本发明属于风洞试验领域，具体涉及一种飞机模型沉浮支撑装置及四自由度支撑装置。

背景技术

风洞试验因数据稳定可靠，是验证飞行控制律设计成败的重要一环，传统的风洞试验仅能实现模型绕体轴进行三自由度转动，无法获取飞机模型的沉浮响应，所以需要设计一种能够实现飞机模型沉浮运动的支撑装置。

中国专利201710830932.2公开了一种自补偿式自由沉浮俯仰耦合机构，用于进行飞机模拟试验，包括自由沉浮俯仰机构与强迫沉浮机机构；该发明的机构，大幅延伸了纵向线位移的运动范围，可在水平风洞中实现飞机模型自由沉浮和俯仰耦合的纵向短周期运动，满足纵向气动/运动耦合特性和飞行品质研究的需求；相比飞行模拟器和试飞手段，弥补了现有风洞试验手段的不足。

该专利的沉浮工作原理是：自由沉浮轴移动，高精度位移传感器采集自由沉浮轴移动位移信号后，根据该位移信号电机驱动强迫沉浮轴座运动。

可知强迫沉浮轴座的运动是滞后的，强迫沉浮轴座对自由沉浮轴仅起到一个支撑作用，不能平衡自由沉浮轴的质量，所以需要解决该技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种飞机模型沉浮支撑装置及四自由度支撑装置。本发明的一种飞机模型沉浮支撑装置通过配重块平衡沉浮支杆的质量，在飞机模型进行沉浮试验中，沉浮支杆的质量不会对飞机的沉浮造成影响，具有提高试验精确度的效果。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明一方面提供了一种飞机模型沉浮支撑装置，包括沉浮支杆和外支杆，所述沉浮支杆活动设置在外支杆内，所述沉浮支杆在所述外支杆内的活动具有上极限位置和下极限位置，还包括配重块、配重绳和定滑轮，所述沉浮支杆上设置有连接件，所述连接件连接所述配重绳的一端，所述配重绳的另一端连接配重块；所述配重绳设置在定滑轮上，所述定滑轮高于连接件。

进一步地，所述沉浮支杆上设置有导向轮，所述外支杆上设置有与导向轮配合的滑槽。

进一步地，所述外支杆内设置有上限位台和下限位台；所述沉浮支杆上设置上缓冲垫和下缓冲垫，所述上缓冲垫位于所述连接件的上方，所述下缓冲垫位于所述连接件的下方。

进一步地，所述上缓冲垫连接有上承力件，所述上承力件设置在所述沉浮支杆上，所述上承力件位于靠近所述连接件的一侧；和/或所述下缓冲垫连接有下承力件，所述下承力件设置在所述沉浮支杆上，所述下承力件位于靠近所述连接件的一侧。

进一步地，所述上承力件套设在所述沉浮支杆上；和/或所述下承力件套设在所述沉浮支杆上；和/或所述连接件套设在所述沉浮支杆上；和/或所述上缓冲垫套设在所述沉浮支杆上；和/或所述下缓冲垫套设在所述沉浮支杆上。

进一步地，位于所述上承力件和所述下承力件之间在沉浮支杆上设置有导向轮。

本发明另一方面提供了一种飞机模型四自由度支撑装置，包括上述所述的一种飞机模型沉浮支撑装置，还包括球铰，所述球铰的球铰杆连接所述沉浮支杆。

进一步地，还包括限位圆环和U型限位台，所述限位圆环位于所述球铰下方，并套设在所述沉浮支杆上；所述U型限位台设置在所述限位圆环外，并套设在所述沉浮支杆上。

进一步地，所述沉浮支杆和所述外支杆均设置有定位孔，所述沉浮支杆上的定位孔与所述外支杆上的定位孔能被定位销同时贯通。

采用上述技术方案，本发明包括如下优点：

1、本发明的一种飞机模型沉浮支撑装置通过配重块平衡沉浮支杆的质量，在飞机模型进行沉浮试验中，沉浮支杆的质量不会对飞机的沉浮造成影响,具有提高试验精确度的效果；

2、本发明中所述沉浮支杆上设置有导向轮，所述外支杆上设置有与导向轮配合的滑槽；通过该结构防止沉浮支杆在外支杆里面打转，避免配重绳绞在沉浮支杆上，提高装置的稳定性；

3、本发明通过设置上缓冲垫和下缓冲垫减小沉浮支杆到达极限位置时的冲击载荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的某些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例中一种飞机模型四自由度支撑装置的结构示意图一；

图2为图1的局部结构示意图；

图3为本发明实施例中一种飞机模型四自由度支撑装置的部分结构示意图；

图4为本发明实施例中一种飞机模型四自由度支撑装置的结构示意图二；

图5为图4A-A向的剖视图；

图6为本发明实施例一种飞机模型四自由度支撑装置部分结构示意图一；

图7为本发明实施例一种飞机模型四自由度支撑装置部分结构示意图二；

图8为本发明实施例一种飞机模型四自由度支撑装置部分结构示意图三；

图9为本发明实施例一种飞机模型四自由度支撑装置部分结构示意图四；

图10为本发明实施例一种飞机模型四自由度支撑装置部分结构示意图五；

图11为本发明实施例一种飞机模型四自由度支撑装置的结构示意图；

图12为图11的局部结构示意图；

附图中：1-沉浮支杆，2-外支杆，201-沉浮支杆连接孔，3-配重块，4-配重绳，5-定滑轮，6-连接件，601-连接孔，7-导向轮，8-滑槽，9-上限位台，10-下限位台，11-上缓冲垫，1101-上缓冲垫连接面，12-下缓冲垫，1201-下缓冲垫连接面，13-上承力件，14-下承力件，15-球铰，16-限位圆环，17-U型限位台，18-定位孔，19-直线轴承，20、定位销，21-飞机模型。

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"垂直"、"水平"、"顶"、"底"、"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，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"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是多个或多个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语" 安装"、"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，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是多个元件内部的连通或多个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上 "、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1、图3、图4、图5所示，本实施例一方面提供了一种飞机模型沉浮支撑装置，包括沉浮支杆1和外支杆2，所述沉浮支杆1活动设置在外支杆2内，本实施例提供了一种沉浮支杆1与外支杆2的连接方式，即沉浮支杆1与外支杆2通过直线轴承19连接，所述沉浮支杆1在所述外支杆2内的活动具有上极限位置和下极限位置，还包括配重块3、配重绳4和定滑轮5，所述沉浮支杆1上设置有连接件6，所述连接件6连接所述配重绳4的一端，所述配重绳4的另一端连接配重块3；所述配重绳4设置在定滑轮5上，所述定滑轮5高于连接件6。即保证沉浮支杆1在外支杆2内上下活动时的所有位置连接件6均要低于定滑轮5。

所述配重绳4的一端连接沉浮支杆1，另一端连接配重块3；所述配重绳4设置在定滑轮5上，所述定滑轮5高于所述沉浮支杆1位于上极限位置时的连接件6，需要说明的是，所述配重块3的形状、材质等本发明均不做任何限制，仅需保证沉浮支杆1的质量等于配重块3的质量就可实现平衡沉浮支杆1的质量。在某些实施例中，如在沉浮支杆1上还连接有球铰15时，就需要保证配重块3的质量等于沉浮支杆1的质量加球铰15的质量。对于配重块3的重量选择可根据不同情况进行选择。

需要说明的是，对于配重绳4的材料本发明不做任何限制。优选的所述配重绳4选用钢丝绳。钢丝绳具有强度高，使用寿命长的优点。

需要说明的是，在某些实施例中，如图1、图3、图4、图5所示定滑轮5设置在外支杆2上；定滑轮5设置在外支杆2上简化了整个支撑装置的结构。当然所述定滑轮5还可以通过在外支杆2外设置支撑件，将定滑轮5设置在支撑件上，支撑件可以为支撑杆、支撑台等。

需要说明的是，所述连接件6应当理解为与所述配重绳4连接的结构，如图9，该图提供了一种连接件6的具体结构，即为一个具有连接孔601的圆环；将该结构套设在沉浮支杆1上形成连接件6，该方式的好处是，沉浮支杆1可直接够买使用，具有连接孔601的圆环也可直接购买使用，降低了本发明装置生产成本；当然该方式并不代表对本发明的连接件6的限制，其他方式形成的连接件6同样也在本发明的保护范围内。

进一步地，在某些实施例中，如图3、图11、图12所示，所述沉浮支杆1上设置有导向轮7，所述外支杆2上设置有与导向轮7配合的滑槽8。通过该结构防止沉浮支杆1在外支杆2里面打转，避免配重绳4绞在沉浮支杆1上，提高装置的稳定性。

本实施例提供了一种导向轮7的具体实施结构，即导向轮7安装在连接环上，将连接环套设在沉浮支杆1上，该结构还保证了导向轮7对称设置在沉浮支杆1两侧；通过该结构便于将导向轮7安装在沉浮支杆1上，当然该方式并不代表对本发明的导向轮7与沉浮支杆1的连接方式的限制，其他连接方式同样也在本发明的保护范围内。

需要说明的是，如图12所示，所述导向轮7还可以设置在所述连接件6上。

进一步地，在某些实施例中，如图7所示，所述外支杆2内设置有上限位台9和下限位台10；所述沉浮支杆1上设置上缓冲垫11和下缓冲垫12，所述上缓冲垫11位于所述连接件6的上方，所述下缓冲垫12位于所述连接件6的下方。通过设置上缓冲垫11和下缓冲垫12减小沉浮支杆1到达极限位置时的冲击载荷。

上缓冲垫11和下缓冲垫12最好具有形变和自动恢复形变能力的材料，如橡胶等。需要说明的是本发明对缓冲垫具体的材料形状不做限制。

如图7、图8所示，所述沉浮支杆1活动设置在外支杆2内，显而易见地所述外支杆2上设置有沉浮支杆连接孔201，沉浮支杆1设置在该沉浮支杆连接孔201内，并通过直线轴承19与外支杆2连接，在此结构基础上，可以将直线轴承19作为上限位台9，当然将直线轴承19作为上限位台9不应是唯一方式，还可以在沉浮支杆连接孔201内设置圆环，将该圆环固定在外支杆2上，沉浮支杆1活动设置在圆环内，对于圆环的内环的孔径最好是与沉浮支杆1的外径相等；同理在此结构基础上，可以将沉浮支杆连接孔201的孔底作为下限位台10，同理也可以通过设置圆环形成下限位台10。需要说明的是，对于上限位台9和下限位台10包括但不限于本实施例列举的方式。

进一步地，在某些实施例中，如图6所示，所述上缓冲垫11连接有上承力件13，所述上承力件13设置在所述沉浮支杆1上，所述上承力件13位于靠近所述连接件6的一侧；和/或所述下缓冲垫12连接有下承力件14，所述下承力件14设置在所述沉浮支杆1上，所述下承力件14位于靠近所述连接件6的一侧。

试验过程中，沉浮支杆1上下活动使上缓冲垫11与上限位台9接触，由于上缓冲垫11具有形变能力，如沉浮支杆1还具有向上活动的力，则会加剧挤压缓冲垫，使上缓冲垫11受力不均（即靠近沉浮支杆1的上缓冲垫11受力更大），使上缓冲垫11容易损坏；设置上承力件13保证上缓冲垫11受力均匀，同理也设置下承力件14。

如图9所示，对于上承力件13和下承力件14的具体大小和形状本发明不做限制，但是最好是上缓冲垫11的上缓冲垫连接面1101均与上承力件13连接，下缓冲垫12的下缓冲垫连接面1201均与下承力件14连接；对于上缓冲垫11与上承力件13的连接方式本发明不做限制，同理对于下缓冲垫12与下承力件14的连接方式本发明也不做限制。

进一步地，在某些实施例中，所述上承力件13套设在所述沉浮支杆1上；和/或所述下承力件14套设在所述沉浮支杆1上；和/或所述连接件6套设在所述沉浮支杆1上；和/或所述上缓冲垫11套设在所述沉浮支杆1上；和/或所述下缓冲垫12套设在所述沉浮支杆1上。与连接件6同理，上承力件13、下承力件14、上缓冲垫11、下缓冲垫12套设在沉浮支杆1上，上承力件13下承力件14、上缓冲垫11、下缓冲垫12套都可以直接购买使用，降低了本发明装置生产成本。

进一步地，在某些实施例中，位于所述上承力件13和所述下承力件14之间在沉浮支杆1上设置有导向轮7。

本发明中对于导向轮7、连接件6、上缓冲垫11和下缓冲垫12之间的位置关系本发明不做限制；但是需要说明的是：位于外支杆2内的沉浮支杆1的端部连接下缓冲垫12，依次向上设置下承力件14、连接有导向轮7的圆环、连接件6、连接有导向轮7的圆环、上承力件13和上缓冲垫11，该结构为本发明的最佳实施方式。

如图1、图4、图5所示，本实施例另一方面提供了一种飞机模型四自由度支撑装置，包括上述所述的一种飞机模型沉浮支撑装置，还包括球铰15，所述球铰15的球铰杆连接所述沉浮支杆1。

如图10所示，将本发明的支撑装置设置在风洞内并在球铰15上连接飞机模型21，人为制造气流流过飞机模型21，飞机模型21模拟空中各种复杂的飞行状态，并获取试验数据。飞机模型21在气流的作用下向上或向下运动，因为本发明的装置的配重块3平衡沉浮支杆1和球铰15的质量，所以飞机模型21仅需受到大于飞机模型21自身产生的重力的力就能使飞机模型21向上运动，而中国专利201710830932.2一种自补偿式自由沉浮俯仰耦合机构中飞机模型21需要受到大于飞机自身重力和自由沉浮轴共同产生的重力才能使飞机模型21向上运动。

基于本发明支撑装置的试验中，能够获得更加精确的试验数据，更加利于飞行控制律设计验证。

进一步地，在某些实施例中，如图3、图8所示，还包括限位圆环16和U型限位台17，所述限位圆环16位于所述球铰15下方，并套设在所述沉浮支杆1上；所述U型限位台17设置在所述限位圆环16外，并套设在所述沉浮支杆1上。限位圆环16能对连接在球铰15上的飞机模型21的俯仰、滚转进行限位，U型限位台17能对连接在球铰15上的飞机模型21的偏航进行限位。

进一步地，在某些实施例中，所述沉浮支杆1和所述外支杆2均设置有定位孔18，所述沉浮支杆1上的定位孔18与所述外支杆2上的定位孔18能被定位销20同时贯通。如图6所示，通过在该定位孔18内插入定位销20，就能限制沉浮支杆1的上下运动，使连接在球铰15上的飞机模型21仅具有俯仰、滚转和偏航，实现飞机模型21三自由度试验。

进一步地，在某些实施例中，如图6所示，所述沉浮支杆1上的定位孔18设置在所述下承力件14上方，所述外支杆2上的定位孔18设置在沉浮支杆1位于下极限位置时能够保证定位销20同时贯通后沉浮支杆1上的定位孔18和支杆上的定位孔18；基于该位置在对沉浮支杆1的上下运动进行限位时，将配重取下，沉浮支杆1自然位于下极限位置，就能使沉浮支杆1上的定位孔18和外支杆2上的定位孔18同轴，则能实现定位，便于插入定位销20。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种飞机模型沉浮支撑装置，包括沉浮支杆（1）和外支杆（2），所述沉浮支杆（1）活动设置在外支杆（2）内，所述沉浮支杆（1）在所述外支杆（2）内的活动具有上极限位置和下极限位置，其特征在于：还包括配重块（3）、配重绳（4）和定滑轮（5），所述沉浮支杆（1）上设置有连接件（6），所述连接件（6）连接所述配重绳（4）的一端，所述配重绳（4）的另一端连接配重块（3）；所述配重绳（4）设置在定滑轮（5）上，所述定滑轮（5）高于连接件（6）；所述沉浮支杆（1）上设置有导向轮（7），所述外支杆（2）上设置有与导向轮（7）配合的滑槽（8），所述定滑轮设置在外支杆（2）上。

2.如权利要求1所述的一种飞机模型沉浮支撑装置，其特征在于：所述外支杆（2）内设置有上限位台（9）和下限位台（10）；

所述沉浮支杆（1）上设置上缓冲垫（11）和下缓冲垫（12），所述上缓冲垫（11）位于所述连接件（6）的上方，所述下缓冲垫（12）位于所述连接件（6）的下方。

3.如权利要求2所述的一种飞机模型沉浮支撑装置，其特征在于：所述上缓冲垫（11）连接有上承力件（13），所述上承力件（13）设置在所述沉浮支杆（1）上，所述上承力件（13）位于靠近所述连接件（6）的一侧；和/或所述下缓冲垫（12）连接有下承力件（14），所述下承力件（14）设置在所述沉浮支杆（1）上，所示下承力件（14）位于靠近所述连接件（6）的一侧。

4.如权利要求3所述的一种飞机模型沉浮支撑装置，其特征在于：所述上承力件（13）套设在所述沉浮支杆（1）上；和/或所述下承力件（14）套设在所述沉浮支杆（1）上；和/或所述连接件（6）套设在所述沉浮支杆（1）上；和/或所述上缓冲垫（11）套设在所述沉浮支杆（1）上；和/或所述下缓冲垫（12）套设在所述沉浮支杆（1）上。

5.如权利要求3所述的一种飞机模型沉浮支撑装置，其特征在于：位于所述上承力件（13）和所述下承力件（14）之间在沉浮支杆（1）上设置有导向轮（7）。

6.一种飞机模型四自由度支撑装置，包括如权利要求1-5任一所述的一种飞机模型沉浮支撑装置，其特征在于：还包括球铰（15），所述球铰（15）的球铰杆连接所述沉浮支杆（1）。

7.如权利要求6所述的一种飞机模型四自由度支撑装置，其特征在于：还包括限位圆环（16）和U型限位台（17），所述限位圆环（16）位于所述球铰（15）下方，并套设在所述沉浮支杆（1）上；所述U型限位台（17）设置在所述限位圆环（16）外，并套设在所述沉浮支杆（1）上。

8.如权利要求6所述的一种飞机模型四自由度支撑装置，其特征在于：所述沉浮支杆（1）和所述外支杆（2）均设置有定位孔（18），所述沉浮支杆上的定位孔（18）与所述外支杆（2）上的定位孔（18）能被定位销（20）同时贯通。

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