CN207600320U - 一种模拟弹体气动载荷加载的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟弹体气动载荷加载的装置，包括力矩加载电机、鸭舵爪和导轨丝杠平台。该装置为二维弹道修正组件提供了半实物仿真环境，是固定舵滚转运动的地面模拟与仿真的测试设备。该装置主要用于模拟固定舵滚转运动，能采集固定舵的滚转角、滚转角速度、固定舵负载力矩以及弹体头部轴向正压力，并将数据输出到仿真计算机和转台控制系统。本实用新型的模拟弹体气动载荷加载的装置，定量的对弹体所受到的气动载荷进行加载试验，控制精度高，可以实现复杂的环境模拟试验，也可对弹体所受到的轴向正压力进行定量模拟，使地面仿真试验更加逼近真实飞行情况。

Description

一种模拟弹体气动载荷加载的装置

技术领域

本实用新型属于弹载平台地面半实物仿真领域，具体涉及一种模拟弹体气动载荷加载的装置。

背景技术

半实物仿真技术是将控制器实物与在计算机上实现的控制对象的仿真模型联接在一起进行试验的技术。在这种试验中，控制器的动态特性、静态特性和非线性因素等都能真实地反映出来，因此它是一种更接近实际的仿真试验技术。这种仿真技术可用于修改控制器设计，即在控制器尚未安装到真实系统中之前，通过半实物仿真来验证控制器的设计性能，若系统性能指标不满足设计要求，则可调整控制器的参数，或修改控制器的设计，同时也广泛用于产品的修改定型、产品改型和出厂检验等方面。

半实物仿真的特点是：

(1)只能是实时仿真，即仿真模型的时间标尺和自然时间标尺相同。

(2)需要解决控制器与仿真计算机之间的接口问题。例如，在进行飞行器控制系统的半实物仿真时，在仿真计算机上解算得出的飞机姿态角、飞行高度、飞行速度等飞行动力学参数会被飞行控制器的传感器所感受，因而必须有信号接口或变换装置。这些装置是三自由度飞行仿真转台、动压－静压仿真器、负载力仿真器等。

(3)半实物仿真的实验结果比数学仿真更接近实际。

本实用新型提出了一种模拟弹体气动载荷加载的装置，针对智能弹药导航与制导平台。仿真机通过仿真算法计算出控制指令值，发送给负载模拟主控计算机；负载模拟主控计算机收到仿真机控制指令后，通过力矩函数发生器，转化成力矩控制指令发送给驱动器。驱动器进行功率放大后，驱动加载电机输出力矩。负载模拟系统的扭矩传感器实时监测系统的力矩输出，并反馈回负载模拟主控制计算机进行力矩指令修正。负载模拟系统的位置传感器实时监测加载电机与承载引信系统的角度、角速度信息，并反馈回主控制计算机，通过算法修正输出力矩的大小。承载引信系统根据位移反馈信号，实时修正控制动作，实现控制目的。

本实用新型提出了一种模拟弹体气动载荷加载的装置，主要用于二维弹道修正组件的仿真测试，也可进行引信执行机构仿真测试、固定舵执行机构测试、地磁导航模块性能仿真、卫星导航模块仿真等分系统的仿真测试。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有智能弹药地面半实物仿真试验中气动载荷风洞试验控制难度大，联调程度差等弊端，设计了一种安全性高、精准高效、自动化控制的模拟气动载荷的装置。

本实用新型的目的由以下技术方案实现：

一种模拟弹体气动载荷加载的装置，包括力矩电机、鸭舵爪和导轨丝杠平台，力矩电机通过四个紧固螺钉与导轨丝杠平台的上底板连接；导轨丝杠平台底部由两条导轨支撑，丝杠安装在上底板的中间正下方；力矩电机的主轴与传动轴靠一个联轴器连接；传动轴由一个轴承座支撑；轴承座内部安装圆柱滚子轴承；鸭舵爪靠八个径向螺钉安装在传动轴的顶部；拉压力传感器安装在鸭舵爪的中心。

其中，所述的力矩电机输出扭矩可以实现定量控制，用来模拟弹体头部鸭舵机构在飞行过程中所受滚转扭矩。

其中，所述的鸭舵爪是按照弹体鸭舵配合一定公差，由四瓣高强度金属中间开缝组成，与弹体头部非刚性连接，配合轴向位移，可实现弹体轴向正压力的模拟。

其中，所述的导轨丝杠平台根据轴向位移控制精度，丝杠螺纹采用细螺纹精加工，丝杠末端可以选配手摇轮或者电动伺服机构。

其中，所述的压力传感器采用拉压力传感器，正负压力均可测量。

本实用新型的优点：

1、本实用新型所设计的模拟弹体气动载荷加载的装置为弹体地面半实物仿真提过了一套闭环测试环境。克服了风洞试验控制程度差、联调效率低、响应速度慢等缺点。为二维弹道修正组件的仿真测试，引信执行机构的仿真测试、固定舵执行机构的测试、地磁导航模块的性能仿真、卫星导航模块的仿真等测试提供高效精准的控制方案。

2、本实用新型所设计的模拟弹体气动载荷加载的装置，定量的对弹体所受到的气动载荷进行加载试验。控制精度高，可以实现复杂的环境模拟试验。

3、本实用新型所设计的模拟弹体气动载荷加载的装置，也可对弹体所受到的轴向正压力进行定量模拟，使地面仿真试验更加逼近真实飞行情况。

附图说明

图1是本实用新型模拟弹体气动载荷加载的装置的前视图，其中，1为力矩电机，2为导轨丝杠平台的上底板，3为导轨，4为丝杠，5为联轴器，6为轴承座，7为圆柱滚子轴承，8为传动轴，9为鸭舵爪，10为拉压力传感器；

图2是本实用新型模拟弹体气动载荷加载的装置的俯视图；

图3(a)为鸭舵爪的左视图；

图3(b)为鸭舵爪的前视图；

图3(c)为鸭舵爪的后视图；

图3(d)为鸭舵爪的西南等轴侧视图；

图4(a)为压力传感器的前视图；

图4(b)为压力传感器的西南等轴侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种模拟弹体气动载荷加载的装置，它由力矩电机1、鸭舵爪9和导轨丝杠平台组成。力矩电机1通过四个紧固螺钉与导轨丝杠平台的上底板2连接，力矩电机输出扭矩可以实现定量控制，用来模拟弹体头部鸭舵机构在飞行过程中所受滚转扭矩。导轨丝杠平台底部由两条导轨3支撑，丝杠4安装在上底板2的中间正下方，根据轴向位移控制精度，丝杠螺纹采用细螺纹精加工，通过转动丝杠4可以控制上底板2的轴向位移，从而为弹体头部提供压力或者拉力；力矩电机1的主轴与传动轴8靠一个联轴器5连接，联轴器5为非刚性连接方式，可以消除一部分偏心力对电机的影响；传动轴8由一个轴承座6支撑，轴承座内部安装圆柱滚子轴承7，圆柱滚子轴承7主要用来承受弹体的反作用力，防止对力矩电机1造成机械损伤。鸭舵爪9靠八个径向螺钉安装在传动轴8的顶部，拉压力传感器10安装在鸭舵爪的中心，拉压力传感器10主要用于测量弹体头部所受到的拉力和压力。图2为装置俯视效果图。

此外，本实用新型还提供了一种鸭舵非刚性连接方式，如图3所示。所述结构不仅可以模拟滚转力矩，还可以通过移动导轨丝杠平台施加轴向正压力。图4为本实用新型所使用的拉压力传感器10的结构尺寸图。拉压力传感器10的上表面为拉压力感应薄膜，通过感应上表面的形变量来测量拉压力的大小，拉压力传感器10的底部有3个M4的安装孔。

本实用新型的工作原理是通过电动伺服机构控制高精度力矩电机来模拟气动载荷的滚转力矩，通过导轨丝杠平台的手摇轮或者电动伺服机构模拟轴向正压力，控制器采集力矩传感器、压力传感器和角位置传感器的反馈信号，实时调整仿真结果。力矩电机1的输出扭矩用来模拟弹体头部鸭舵机构在飞行过程中所受滚转扭矩。鸭舵爪9直接与弹体头部接触，通过导轨轴向移动，对弹体施加轴向压力和拉力。导轨丝杠平台采用精加工，以保证轴向位移的控制进度。

其中，所述的力矩电机1为电动伺服机构，可定量控制电机输出扭矩的大小。

其中，所述的鸭舵爪9是由四瓣高强度金属中间开缝组成，中间轴线上安装拉压力传感器10。

其中，所述的导轨丝杠平台可实现力矩电机1的轴向移动，丝杠4末端可以选配手摇轮或者电动伺服机构。

尽管上面已对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种模拟弹体气动载荷加载的装置，其特征在于：包括力矩电机(1)、鸭舵爪(9)和导轨丝杠平台，力矩电机(1)通过四个紧固螺钉与导轨丝杠平台的上底板(2)连接；导轨丝杠平台底部由两条导轨(3)支撑，丝杠(4)安装在上底板(2)的中间正下方；力矩电机(1)的主轴与传动轴(8)靠一个联轴器(5)连接；传动轴(8)由一个轴承座(6)支撑；轴承座内部安装圆柱滚子轴承(7)；鸭舵爪(9)靠八个径向螺钉安装在传动轴(8)的顶部；拉压力传感器(10)安装在鸭舵爪的中心。

2.如权利要求1所述的模拟弹体气动载荷加载的装置，其特征在于：所述的力矩电机(1)输出扭矩可以实现定量控制，用来模拟弹体头部鸭舵机构在飞行过程中所受滚转扭矩。

3.如权利要求1所述的模拟弹体气动载荷加载的装置，其特征在于：所述的鸭舵爪(9)是按照弹体鸭舵配合一定公差，由四瓣高强度金属中间开缝组成，与弹体头部非刚性连接，配合轴向位移，可实现弹体轴向正压力的模拟。

4.如权利要求1所述的模拟弹体气动载荷加载的装置，其特征在于：所述的导轨丝杠平台根据轴向位移控制精度，丝杠螺纹采用细螺纹精加工，丝杠末端可以选配手摇轮或者电动伺服机构。

5.如权利要求1所述的模拟弹体气动载荷加载的装置，其特征在于：所述的压力传感器采用拉压力传感器(10)，正负压力均可测量。