RU2243526C1 - Method and device for measuring hinge moment of control surfaces of flying vehicle model during testing inside aerodynamic tunnel - Google Patents

Method and device for measuring hinge moment of control surfaces of flying vehicle model during testing inside aerodynamic tunnel Download PDF

Info

Publication number
RU2243526C1
RU2243526C1 RU2003130488/28A RU2003130488A RU2243526C1 RU 2243526 C1 RU2243526 C1 RU 2243526C1 RU 2003130488/28 A RU2003130488/28 A RU 2003130488/28A RU 2003130488 A RU2003130488 A RU 2003130488A RU 2243526 C1 RU2243526 C1 RU 2243526C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steering
output
angle
torsion
organs
Prior art date
Application number
RU2003130488/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Артющев (RU)
В.В. Артющев
Н.С. Голованов (RU)
Н.С. Голованов
чев О.В. Гор (RU)
О.В. Горячев
А.В. Гусев (RU)
А.В. Гусев
В.К. Евтеев (RU)
В.К. Евтеев
К.П. Евтеев (RU)
К.П. Евтеев
А.Т. Лашнев (RU)
А.Т. Лашнев
Б.А. Никаноров (RU)
Б.А. Никаноров
И.В. Степаничев (RU)
И.В. Степаничев
В.С. Фимушкин (RU)
В.С. Фимушкин
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2003130488/28A priority Critical patent/RU2243526C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2243526C1 publication Critical patent/RU2243526C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: experimental aerodynamics.
SUBSTANCE: method refers to determining value of torque from torsion twisting angle. During test rudder angle of surface control elements is installed by means of intramodel torsion-provided drive and angle of rotation of drive output shift is measured. Hinge moment, which acts on surface control elements, is found from ratio of M = c·(δ-γ), where M is hinge moment acting on surface control elements, c is rigidity of torsion, δ is rudder angle of surface control elements, γ is turning angle of output shaft of drive. Device for measuring hinge moment has deformation pick-up placed inside the case. Deformation pick-up has elastic member, deformation/electric signal transformer, surface control elements turning motor and control unit provided with device presetting turning angle of surface control elements. Elastic member of deformation pick-up is made in form of torsion, deformation/electric signal transformer is made in form of transducers and axis surface control elements which axis is cinematically connected with end of torsion through output shaft of deformation pick-up. The other end of torsion is tightly connected with shaft of motor through input shaft of deformation transducer. Original variant of device has electric signals to be represented in analog form. The second variant of the device uses functional elements connected to each other by means of digital (pulse) signals. Preset discreteness of turning angle of step motor provides determination of turning angle of motor's shaft from number of control pulses when controlling electric pulse which allows to replace the step motor shaft angular co-ordinate transducer with electronic pulse counter.
EFFECT: reduced power consumption.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использованы в качестве способа и реализующих его устройств при исследованиях аэродинамических характеристик моделей летательных аппаратов (ЛА) в аэродинамических трубах.The invention relates to experimental aerodynamics and can be used as a method and devices that implement it in studies of the aerodynamic characteristics of models of aircraft (LA) in wind tunnels.

Известен динамометрический способ определения аэродинамических сил и моментов /1/, основанный на их измерении посредством системы динамометров, на которых крепится модель ЛА. Этот способ обеспечивает измерение шести компонент (три аэродинамические силы и три аэродинамических момента) и позволяет определить создаваемую рулевыми органами модели подъемную силу, но не позволяет определить шарнирный момент рулевых органов модели.A known dynamometric method for determining the aerodynamic forces and moments / 1 /, based on their measurement by means of a system of dynamometers on which the aircraft model is mounted. This method provides the measurement of six components (three aerodynamic forces and three aerodynamic moments) and allows you to determine the lifting force generated by the steering organs of the model, but does not allow to determine the hinge moment of the steering organs of the model.

Система динамометров вместе с креплением модели составляют аэродинамические весы, которые служат основным измерительным устройством в аэродинамических трубах. Известные конструкции аэродинамических весов /2/ также не обеспечивают измерение шарнирного момента рулевых органов модели.The dynamometer system together with the model mount comprise an aerodynamic balance, which serves as the main measuring device in wind tunnels. Known designs aerodynamic scales / 2 / also do not provide a measurement of the hinge moment of the steering organs of the model.

Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является принятый за прототип способ определения момента вращения /3/, основанный на определении величины момента по углу скручивания вращающегося вала. Применение этого способа для определения шарнирного момента рулевых органов модели предполагает измерение угла скручивания оси рулевых органов и требует неоднократной фиксации рулевых органов в диапазоне углов -δ m≤ δ ≤ +δ m, где δ - угол отклонения рулевых органов модели, а±δ m - максимальные значения этого угла. При этом для установки угла δ необходима остановка аэродинамической трубы и последующий вывод ее на режим, что связано с непроизводительными затратами энергии.The closest to the claimed method according to the set of essential features and the achieved effect is the method of determining the moment of rotation / 3 /, adopted as a prototype, based on determining the value of the moment from the angle of twisting of the rotating shaft. The application of this method to determine the hinge moment of the steering organs of the model involves measuring the twist angle of the axis of the steering organs and requires repeated fixation of the steering organs in the range of angles -δ m ≤ δ ≤ + δ m , where δ is the angle of deviation of the steering organs of the model, and ± δ m - maximum values of this angle. Moreover, to set the angle δ, it is necessary to stop the wind tunnel and its subsequent output to the mode, which is associated with unproductive energy costs.

Наиболее близким к заявляемым устройствам по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту являются принятые за прототип трехкомпонентные аэродинамические весы тензометрического типа /4/, содержащие размещенные в корпусе модели датчики деформаций с упругими элементами и преобразователями деформаций в электрические сигналы (тензодатчики). Однако выполнение оси рулевых органов модели с упругими элементами и тензодатчиками обеспечивает измерение шарнирного момента только при фиксированном угле δ .The closest to the claimed devices in terms of the essential features and the achieved effect are the three-component aerodynamic balance of tensometric type / 4 / adopted as the prototype, containing strain gauges placed in the model’s body with elastic elements and strain converters into electrical signals (strain gauges). However, the implementation of the axis of the steering organs of the model with elastic elements and strain gauges provides the measurement of the hinge moment only at a fixed angle δ.

Задача заявляемых способов и реализующих его устройств - снижение энергетических затрат при испытаниях моделей ЛА в аэродинамической трубе за счет совмещения измерений на аэродинамических весах с измерением шарнирного момента рулевых органов модели внутримодельным устройством при обеспечении дистанционного управления рулевыми органами модели.The objective of the proposed methods and its implementing devices is to reduce energy costs when testing aircraft models in a wind tunnel by combining measurements on an aerodynamic balance with measuring the hinge moment of the steering organs of the model with an intramodel device while providing remote control of the model’s steering organs.

Для решения этой задачи в заявляемом способе определения шарнирного момента рулевых органов модели летательного аппарата при испытании в аэродинамической трубе, включающем определение величины вращающего момента по углу скручивания торсиона, в процессе испытаний внутримодельным приводом с торсионом в кинематической передаче устанавливают угол отклонения рулевых органов и измеряют угол поворота выходного вала привода, а действующий на рулевые органы шарнирный момент определяют по зависимостиTo solve this problem, in the inventive method for determining the hinge moment of the steering organs of an aircraft model when tested in a wind tunnel, including determining the magnitude of the torque from the torsion angle of rotation, in the process of testing with an intramodel drive with a torsion in the kinematic transmission, the angle of deviation of the steering organs is measured and the angle of rotation is measured the output shaft of the drive, and the hinge moment acting on the steering organs is determined by the dependence

Figure 00000002
Figure 00000002

где М - действующий на рулевые органы шарнирный момент, с - жесткость торсиона, δ - угол отклонения рулевых органов, γ - угол поворота выходного вала привода.where M is the hinge moment acting on the steering organs, c is the torsion stiffness, δ is the angle of deviation of the steering organs, γ is the angle of rotation of the drive output shaft.

Для решения поставленной задачи в первый вариант устройства для определения шарнирного момента рулевых органов модели летательного аппарата при испытании в аэродинамической трубе, которое содержит размещенный в корпусе модели датчик деформаций с упругим элементом и преобразователем деформаций в электрический сигнал, введены электродвигатель поворота рулевых органов и блок управления, содержащий первый и второй сумматоры, задатчик угла поворота рулевых органов, усилитель, преобразователь и устройство индикации. Упругий элемент датчика деформаций выполнен в виде торсиона, а преобразователь деформаций в электрический сигнал - в виде датчиков угловых координат вала электродвигателя и оси рулевых органов, кинематически связанной через выходной вал датчика деформаций с одним концом торсиона, другой конец которого через входной вал датчика деформаций жестко связан с валом электродвигателя. При этом входы первого сумматора электрически соединены соответственно с выходом датчика угловой координаты рулевых органов и выходом задатчика угла поворота рулевых органов, выход первого сумматора - с входом усилителя, выход усилителя - с электродвигателем, входы второго сумматора - соответственно с выходами датчиков угловых координат оси электродвигателя и оси рулевых органов, выход второго сумматора - через преобразователь с устройством индикации.To solve the problem, in the first version of the device for determining the hinge moment of the steering organs of the aircraft model when tested in a wind tunnel, which contains a strain gauge located in the model’s body with an elastic element and a strain transducer into an electrical signal, a steering motor and a control unit are introduced, comprising first and second adders, a steering angle adjuster, an amplifier, a converter, and an indication device. The elastic element of the strain gauge is made in the form of a torsion, and the strain gauge into an electric signal is in the form of sensors of the angular coordinates of the motor shaft and steering axes kinematically connected through the output shaft of the strain gauge to one end of the torsion bar, the other end of which is rigidly connected through the input shaft of the strain gauge with motor shaft. The inputs of the first adder are electrically connected, respectively, with the output of the sensor of the angular coordinate of the steering organs and the output of the angle adjuster of the steering organs, the output of the first adder with the input of the amplifier, the output of the amplifier with the electric motor, the inputs of the second adder with the outputs of the sensors of the angular coordinates of the axis of the electric motor and the axis of the steering organs; the output of the second adder is through a converter with an indication device.

Для решения поставленной задачи во второй вариант устройства для определения шарнирного момента рулевых органов модели летательного аппарата при испытании в аэродинамической трубе, которое содержит размещенный в корпусе модели датчик деформаций с упругим элементом и преобразователем деформаций в электрический сигнал, введены шаговый электродвигатель поворота рулевых органов и блок управления, содержащий первый и второй сумматоры, задатчик угла поворота рулевых органов, усилитель, счетчик импульсов, преобразователь и устройство индикации. Упругий элемент датчика деформаций выполнен в виде торсиона, а преобразователь деформаций в электрический сигнал - в виде датчика угловой координаты оси рулевых органов, кинематически связанной через выходной вал датчика деформаций с одним концом торсиона, другой конец которого через входной вал датчика деформаций жестко связан с валом электродвигателя. При этом входы первого сумматора электрически соединены соответственно с выходом датчика угловой координаты рулевых органов и выходом задатчика угла поворота рулевых органов, выход первого сумматора - с входом усилителя, выход усилителя - с шаговым электродвигателем, входы второго сумматора - соответственно с выходом датчика угловой координаты оси рулевых органов и выходом счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход второго сумматора - через преобразователь с устройством индикации.To solve the problem, in the second version of the device for determining the hinge moment of the steering organs of the aircraft model when tested in a wind tunnel, which contains a strain gauge located in the model’s body with an elastic element and a strain transducer into an electrical signal, a stepper steering motor and a control unit are introduced comprising the first and second adders, a steering angle adjuster, an amplifier, a pulse counter, a converter and an in pecifications. The elastic element of the strain gauge is made in the form of a torsion, and the strain gauge into an electrical signal is in the form of a gauge of the angular coordinate of the steering axis, kinematically connected through the output shaft of the strain gauge to one end of the torsion bar, the other end of which is rigidly connected to the shaft of the electric motor through the input shaft of the strain gauge . In this case, the inputs of the first adder are electrically connected respectively to the output of the steering angle sensor and the output of the steering angle adjuster, the output of the first adder to the input of the amplifier, the output of the amplifier to a stepper motor, the inputs of the second adder to the output of the steering angle axis sensor organs and the output of the pulse counter, the input of which is connected to the output of the amplifier, and the output of the second adder through a converter with an indication device.

Конструкции заявляемых устройств пояснены чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема первого варианта устройства, а на фиг.2 - блок-схема второго варианта устройства.The design of the claimed devices is illustrated by drawings, where Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of a device, and Fig. 2 is a block diagram of a second embodiment of a device.

Осуществление заявляемого способа предполагает размещение в модели ЛА привода поворота рулевых органов, который дистанционно устанавливает и поддерживает их заданное угловое положение. При этом в кинематическую передачу от выходного вала привода к оси рулевых органов включен торсион, выполняющий две функции: первая - передача момента вращения от привода к рулевым органам, а вторая - упругая деформация (скручивание) под действием этого же момента вращения, который при заданном угловом положении рулевых органов компенсирует действие аэродинамического шарнирного момента, стремящегося либо установить рулевые органы в положение аэродинамического равновесия (например, δ =0 при угле атаки α =0 модели ЛА), что соответствует пружинному аэродинамическому моменту, либо отклонить рулевые органы до упора в положение δ =±δ m, что соответствует аэродинамическому моменту перекомпенсации. Однако в любом случае угол упругого скручивания торсиона пропорционален величине действующего на рулевые органы шарнирного момента. Поэтому, измеряя угол поворота выходного вала привода и зная угол отклонения рулевых органов, получим угол скручивания торсиона как разность этих углов, а известная жесткость торсиона позволяет определить действующий на рулевые органы модели ЛА шарнирный момент по зависимости (1).The implementation of the proposed method involves the placement in the aircraft model of the drive of rotation of the steering organs, which remotely sets and maintains their predetermined angular position. In this case, a torsion is included in the kinematic transmission from the output shaft of the drive to the axis of the steering organs, which performs two functions: the first is the transmission of the torque from the drive to the steering organs, and the second is the elastic deformation (twisting) under the action of the same rotation moment, which for a given angular the position of the steering organs compensates for the action of the aerodynamic hinge moment, which tends to either set the steering organs in the position of aerodynamic equilibrium (for example, δ = 0 at an angle of attack α = 0 of the aircraft model), which corresponds to the spring other aerodynamic moment, or deviate the steering organs all the way to the position δ = ± δ m , which corresponds to the aerodynamic moment of overcompensation. However, in any case, the angle of elastic torsion torsion is proportional to the magnitude of the hinge moment acting on the steering organs. Therefore, by measuring the angle of rotation of the drive output shaft and knowing the angle of deviation of the steering organs, we obtain the torsion angle of torsion as the difference between these angles, and the known torsion stiffness makes it possible to determine the hinge moment acting on the steering organs of the aircraft model according to dependence (1).

Конкретную реализацию заявляемого способа рассмотрим на примере представленных ниже заявляемых устройств.The specific implementation of the proposed method, we consider the example of the following claimed devices.

Первый вариант устройства (фиг.1) для определения шарнирного момента рулевых органов модели летательного аппарата при испытании в аэродинамической трубе состоит из датчика момента 1, размещенного непосредственно в модели ЛА, и блока управления 2, с которого дистанционно осуществляется управление угловым положением рулевых органов 3 модели ЛА. Датчик момента 1 включает электродвигатель 4 с датчиком 5 угловой координаты γ его вала, торсион 6 и датчик 7 угловой координаты 5 оси рулевых органов 3. Датчик 5 угловой координаты у вала электродвигателя, торсион 6 и датчик 7 угловой координаты 5 оси рулевых органов 3 составляют, упругий элемент которого выполнен в виде торсиона 6, а преобразователь его деформаций в электрический сигнал - в виде датчиков 5 и 6. В блок управления 2 входят задатчик 8 угла поворота рулевых органов 3, первый 9 и второй 10 сумматоры, усилитель 11, преобразователь 12 и устройство индикации 13.The first version of the device (figure 1) for determining the hinge moment of the steering organs of the aircraft model when tested in a wind tunnel consists of a torque sensor 1 located directly in the aircraft model, and a control unit 2, from which the angular position of the steering organs of the 3 model is remotely controlled LA The torque sensor 1 includes an electric motor 4 with a sensor 5 of the angular coordinate γ of its shaft, torsion 6 and a sensor 7 of the angular coordinate 5 of the axis of the steering organs 3. The sensor 5 of the angular coordinate at the shaft of the electric motor, torsion 6 and the sensor 7 of the angular coordinate 5 of the axis of the steering organs 3 are the elastic element of which is made in the form of a torsion 6, and the transformer of its deformations into an electric signal is in the form of sensors 5 and 6. The control unit 2 includes a control unit 8 of the steering angle 3, the first 9 and second 10 adders, amplifier 11, converter 12 and device in display 13.

Во втором варианте устройства (фиг.2) используется шаговый электродвигатель 4, что исключает необходимость в датчике 5 угловой координаты его вала. Функцию датчика 5 выполняет счетчик импульсов 14, так как количество импульсов, умноженное на шаг электродвигателя 4, определяет угол поворота его выходного вала. Поэтому в датчик деформаций второго варианта устройства входят упругий элемент - торсион 6 и преобразователь его деформаций в электрический сигнал в виде датчика 7 угловой координаты δ оси рулевых органов 3.In the second embodiment of the device (figure 2), a stepper motor 4 is used, which eliminates the need for a sensor 5 of the angular coordinate of its shaft. The function of the sensor 5 performs the pulse counter 14, since the number of pulses multiplied by the step of the electric motor 4 determines the angle of rotation of its output shaft. Therefore, the strain gauge of the second variant of the device includes an elastic element - torsion 6 and a converter of its deformations into an electric signal in the form of a sensor 7 of the angular coordinate δ of the axis of the steering organs 3.

Первый вариант устройства (фиг.1) работает следующим образом.The first embodiment of the device (figure 1) works as follows.

При проведении исследований аэродинамических характеристик модели ЛА в аэродинамической трубе датчик момента 1 размещается непосредственно в модели, которая устанавливается на державке аэродинамических весов. Блок управления 2 устройством соединяется с датчиком момента 1 проводной связью и обычно размещается вместе с аппаратурой управления аэродинамической трубой.When conducting studies of the aerodynamic characteristics of the aircraft model in a wind tunnel, the moment sensor 1 is placed directly in the model, which is installed on the holder of the aerodynamic balance. The control unit 2 of the device is connected to the torque sensor 1 by wire connection and is usually located together with the control equipment of the wind tunnel.

С задатчика 8 угла поворота рулевых органов 3 на первый вход первого сумматора 9 подается электрический сигнал Uз соответствующий заданному углу δ з установки рулевых органов 3. Этот сигнал сравнивается с сигналом Uδ , который поступает на второй вход первого сумматора 9 с датчика 7 угловой координаты оси рулевых органов 3, и разность этих сигналов Uвx=Uз-Uδ подается на вход усилителя 11, формирующего управляющий сигнал на электродвигатель 4. Под действием этого сигнала электродвигатель 4 через торсион 6 разворачивает и удерживает рулевые органы 3 в положение δ з, при этом в первом сумматоре 9 сигнал с датчика 7 угловой координаты оси рулевых органов 3 компенсирует сигнал с задатчика 8, т.е. Uвх=Uз-Uδ =0. Действующий на рулевые органы 3 в положении δ з аэродинамический шарнирный момент компенсируется развиваемым моментом электродвигателя 4, а угол упругой деформации (скручивания) торсиона 6 пропорционален величине шарнирного момента. Эквивалентная углу скручивания электрическая величина определяется как разность сигнала Uδ , поступающего с датчика 7 угловой координаты оси рулевых органов 3 на первый вход второго сумматора 10, и сигнала Uγ , поступающего с датчика 5 угловой координаты вала электродвигателя 4 на второй вход второго сумматора 10. Разность сигналов Uδ -Uγ с выхода второго сумматора 10 поступает на преобразователь 12, в котором вычисляется величина действующего на рулевые органы 3 шарнирного момента по зависимости (2), аналогичной зависимости (1)8 C setpoint steering angle members 3 to the first input of the first adder 9 is supplied electric signal U s corresponding to a predetermined angle δ of the steering installation bodies 3. This signal is compared with Uδ signal which is supplied to the second input of the first adder 9 from sensor 7 the angular coordinate axis steering organs 3, and the difference of these signals U x = U s -Uδ is fed to the input of an amplifier 11, which generates a control signal to the electric motor 4. Under the influence of this signal, the electric motor 4 deploys and holds the steering organ through torsion 6 s 3 to the position δ s , while in the first adder 9, the signal from the sensor 7 of the angular coordinate of the axis of the steering organs 3 compensates for the signal from the setter 8, i.e. U in = U s -Uδ = 0. Acting on the steering bodies 3 in position δ of aerodynamic hinge moment developed torque compensated electric motor 4, and the angle of elastic deformation (twisting) of the torsion hinge 6 is proportional to the torque. Equivalent to the twist angle, the electric quantity is determined as the difference of the signal Uδ from the sensor 7 of the angular coordinate of the axis of the steering 3 to the first input of the second adder 10, and the signal Uγ from the sensor 5 of the angular coordinate of the shaft of the electric motor 4 to the second input of the second adder 10. Signal difference Uδ -Uγ from the output of the second adder 10 is supplied to the converter 12, in which the magnitude of the hinge moment acting on the steering organs 3 is calculated according to the dependence (2), similar to the dependence (1)

Figure 00000003
Figure 00000003

где kд - коэффициент передачи датчиков 5 и 7. Вычисленная величина шарнирного момента отображается и регистрируется на устройстве индикации 13, на вход которого поступает сигнал с преобразователя 12.where k d is the transfer coefficient of the sensors 5 and 7. The calculated value of the hinge moment is displayed and recorded on the display device 13, the input of which receives a signal from the converter 12.

Управляя дистанционно угловым положением рулевых органов 3 модели ЛА и определяя величину действующего на них шарнирного момента, одновременно можно проводить измерение шести компонент на аэродинамических весах. Знание величины подъемной силы, создаваемой рулевыми органами 3, и действующего на них шарнирного момента обеспечивает получение аэродинамических характеристик в виде зависимостей коэффициента подъемной силы рулей и координаты ее приложения (центра давления) относительно, например, передней кромки рулевого органа, от углов атаки, скольжения и крена модели ЛА, а также угла отклонения рулевых органов и скорости набегающего воздушного потока.By remotely controlling the angular position of the steering organs of the 3 aircraft models and determining the magnitude of the hinge moment acting on them, it is possible to simultaneously measure six components on an aerodynamic balance. Knowing the magnitude of the lifting force created by the steering organs 3 and the hinge moment acting on them provides aerodynamic characteristics in the form of dependences of the coefficient of the lifting force of the rudders and the coordinates of its application (pressure center) relative to, for example, the leading edge of the steering element, from the angles of attack, slip and roll model of the aircraft, as well as the angle of deviation of the steering organs and the speed of the incoming air flow.

В отличие от первого варианта устройства, в котором все электрические сигналы представлены в аналоговом виде, во втором варианте устройства (фиг.2) использованы функциональные элементы, связанные между собой цифровыми (импульсными) сигналами.Unlike the first embodiment of the device, in which all the electrical signals are presented in analog form, in the second embodiment of the device (Fig. 2), functional elements are used that are interconnected by digital (pulse) signals.

Шаговый электродвигатель 4 поворачивает свой выходной вал на один шаг (фиксированный угол) при подаче одного электрического импульса. Поэтому задатчиком 8 угла поворота рулевых органов 3 в первый сумматор 9 вводится определенное количество импульсов Nз, которое соответствует заданному углу отклонения δ з рулевых органов 3. Этот сигнал в сумматоре 9 сравнивается с количеством импульсов Nδ , поступающим в первый сумматор 9 с датчика 7 угловой координаты рулевых органов 3, а результирующий сигнал на выходе сумматора 9 в виде количества импульсов Nвx=Nδ -Nз поступает на вход усилителя 11, который формирует соответствующий сигнал на шаговый электродвигатель 4 и счетчик импульсов 14. Электродвигатель отрабатывает равное Nвх количество шагов, а на выходе счетчика появляется сигнал в виде количества импульсов Nγ , пропорционального величине угла поворота γ вала шагового электродвигателя 4. Во втором сумматоре величина Nγ суммируется с величиной Nδ , так что в преобразователь 12 с выхода второго сумматора 9 поступает разница Nδ -Nγ , пропорциональная углу скручивания торсиона 6. В преобразователе 12 по этой величин в соответствии с зависимостью (3), аналогичной зависимостям (1) и (2), определяется величина действующего на рулевые органы шарнирного моментаThe step motor 4 rotates its output shaft by one step (fixed angle) when a single electrical impulse is applied. Therefore, the adjuster 8 of the angle of rotation of the steering organs 3 into the first adder 9 introduces a certain number of pulses N s , which corresponds to a given deviation angle δ s of the steering bodies 3. This signal in the adder 9 is compared with the number of pulses Nδ received in the first adder 9 from the angle sensor 7 the coordinates of the steering organs 3, and the resulting signal at the output of the adder 9 in the form of the number of pulses N in = Nδ -N s is fed to the input of the amplifier 11, which generates the corresponding signal to the stepper motor 4 and the pulse counter 14 The electric motor fulfills the number of steps equal to N in , and a signal appears in the output of the counter in the form of the number of pulses Nγ proportional to the angle of rotation γ of the shaft of the stepper motor 4. In the second adder, the value Nγ is summed with the value Nδ, so that in the converter 12 the output of the second adder 9, the difference Nδ -Nγ is received, which is proportional to the torsion angle of torsion 6. In the converter 12, according to this value, in accordance with the dependence (3), similar to the dependences (1) and (2), the value of the steering bodies hinge moment

Figure 00000004
Figure 00000004

где kδ - коэффициент передачи датчика 7, а kγ - угловой шаг вала шагового электродвигателя 4.where kδ is the gear coefficient of the sensor 7, and kγ is the angular pitch of the shaft of the stepper motor 4.

Таким образом, заявляемые способ и реализующие его устройства обеспечивают измерение шарнирного момента рулевых органов модели ЛА одновременно с измерениями аэродинамических сил и моментов модели на аэродинамических весах при дистанционном управлении угловым положением рулевых органов.Thus, the claimed method and the devices realizing it provide a measurement of the hinge moment of the steering organs of the aircraft model simultaneously with measurements of the aerodynamic forces and moments of the model on an aerodynamic balance with remote control of the angular position of the steering organs.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Н.Я.Фабрикант. Аэродинамика. М.: Наука, 1964, с.223.1. N.Ya. Factory. Aerodynamics. M .: Nauka, 1964, p. 233.

2. Там же, с.223-232.2. Ibid., P.223-232.

3. Д.И.Агейкин, Е.Н.Костина, Н.Н.Кузнецова. Датчики контроля и регулирования. М.: Машиностроение, 1965, с.334.3. D.I. Ageikin, E.N. Kostina, N.N. Kuznetsova. Sensors of control and regulation. M.: Mechanical Engineering, 1965, p.334.

4. Н.Я.Фабрикант. Аэродинамика. М.: Наука, 1964, с.233-234, рис.3.82.4. N.Ya. Factory. Aerodynamics. M .: Nauka, 1964, p. 233-234, Fig. 3.82.

Claims (3)

1. Способ определения шарнирного момента рулевых органов модели летательного аппарата при испытании в аэродинамической трубе, включающий определение величины вращающего момента по углу скручивания торсиона, отличающийся тем, что в процессе испытаний внутримодельным приводом с торсионом в кинематической передаче устанавливают угол отклонения рулевых органов и измеряют угол поворота выходного вала привода, а действующий на рулевые органы шарнирный момент определяют по зависимости1. The method of determining the hinge moment of the steering organs of the aircraft model when tested in a wind tunnel, including determining the magnitude of the torque from the torsion angle of rotation, characterized in that during the tests with an internal model with a torsion in the kinematic transmission, the angle of the steering organs is set and the angle of rotation is measured the output shaft of the drive, and the hinge moment acting on the steering organs is determined by the dependence М=с·(δ-γ),M = s · (δ-γ), где М - действующий на рулевые органы шарнирный момент;where M is the hinge moment acting on the steering organs; с - жесткость торсиона,C is the torsion stiffness, δ - угол отклонения рулевых органов,δ is the angle of deviation of the steering organs, γ - угол поворота выходного вала привода.γ is the angle of rotation of the output shaft of the drive. 2. Устройство для определения шарнирного момента рулевых органов модели летательного аппарата при испытании в аэродинамической трубе, содержащее размещенный в корпусе модели датчик деформаций с упругим элементом и преобразователем деформаций в электрический сигнал, отличающееся тем, что в него введены электродвигатель поворота рулевых органов и блок управления, содержащий первый и второй сумматоры, задатчик угла поворота рулевых органов, усилитель, преобразователь и устройство индикации, причем упругий элемент датчика деформаций выполнен в виде торсиона, а преобразователь деформаций в электрический сигнал - в виде датчиков угловых координат вала электродвигателя и оси рулевых органов, кинематически связанной через выходной вал датчика деформаций с одним концом торсиона, другой конец которого через входной вал датчика деформаций жестко связан с валом электродвигателя, при этом входы первого сумматора электрически соединены соответственно с выходом датчика угловой координаты рулевых органов и выходом задатчика угла поворота рулевых органов, выход первого сумматора - с входом усилителя, выход усилителя - с электродвигателем, входы второго сумматора - соответственно с выходами датчиков угловых координат оси электродвигателя и оси рулевых органов, выход второго сумматора через преобразователь - с устройством индикации.2. A device for determining the hinge moment of the steering organs of an aircraft model when tested in a wind tunnel, containing a strain gauge located in the model’s body with an elastic element and a strain transducer into an electrical signal, characterized in that an electric motor for turning the steering organs and a control unit are inserted into it, comprising the first and second adders, a steering angle adjuster, an amplifier, a converter, and an indication device, wherein the elastic element of the strain gauge is filled in the form of a torsion bar, and the strain gauge to electrical signal is in the form of angular coordinate sensors of the motor shaft and steering axes kinematically connected through the output shaft of the strain gauge to one end of the torsion bar, the other end of which is rigidly connected to the shaft of the motor through the input shaft of the strain gauge, while the inputs of the first adder are electrically connected respectively to the output of the sensor of the angular coordinate of the steering organs and the output of the adjuster of the angle of rotation of the steering organs, the output of the first sum ra - with the amplifier input, the amplifier output - with an electric motor, a second adder inputs - respectively to the outputs of the angular coordinates of the sensors of the motor axis and the steering organs, output of the second adder via the inverter - a display device. 3. Устройство для определения шарнирного момента рулевых органов модели летательного аппарата при испытании в аэродинамической трубе, содержащее размещенный в корпусе модели датчик деформаций с упругим элементом и преобразователем деформаций в электрический сигнал, отличающееся тем, что в него введены шаговый электродвигатель поворота рулевых органов и блок управления, содержащий первый и второй сумматоры, задатчик угла поворота рулевых органов, усилитель, счетчик импульсов, преобразователь и устройство индикации, причем упругий элемент датчика деформаций выполнен в виде торсиона, а преобразователь деформаций в электрический сигнал - в виде датчика угловой координаты оси рулевых органов, кинематически связанной через выходной вал датчика деформаций с одним концом торсиона, другой конец которого через входной вал датчика деформаций жестко связан с валом шагового электродвигателя, при этом входы первого сумматора электрически соединены соответственно с выходом датчика угловой координаты рулевых органов и выходом задатчика угла поворота рулевых органов, выход первого сумматора - с входом усилителя, выход усилителя - с шаговым электродвигателем, входы второго сумматора - соответственно с выходом датчика угловой координаты оси рулевых органов и выходом счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход второго сумматора через преобразователь - с устройством индикации.3. A device for determining the hinge moment of the steering organs of the aircraft model when tested in a wind tunnel, containing a strain gauge located in the model’s body with an elastic element and a strain transducer into an electrical signal, characterized in that a stepper motor for turning the steering organs and a control unit are introduced into it comprising the first and second adders, a steering angle adjuster, an amplifier, a pulse counter, a converter and an indication device, the elastic element being the strain sensor component is made in the form of a torsion bar, and the strain gauge in the electric signal is in the form of a sensor for the angular coordinate of the steering axis, kinematically connected through the output shaft of the strain gauge to one end of the torsion bar, the other end of which is rigidly connected to the shaft of the stepper motor through the input shaft of the strain gauge wherein the inputs of the first adder are electrically connected respectively to the output of the sensor of the angular coordinate of the steering organs and the output of the adjuster of the angle of rotation of the steering organs, the output of the of an adder with an amplifier input, an amplifier output with a stepper motor, inputs of the second adder, respectively, with the output of the sensor of the angular coordinate of the axis of the steering elements and the output of a pulse counter, the input of which is connected to the output of the amplifier, and the output of the second adder through a converter is connected to an indication device.
RU2003130488/28A 2003-10-15 2003-10-15 Method and device for measuring hinge moment of control surfaces of flying vehicle model during testing inside aerodynamic tunnel RU2243526C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003130488/28A RU2243526C1 (en) 2003-10-15 2003-10-15 Method and device for measuring hinge moment of control surfaces of flying vehicle model during testing inside aerodynamic tunnel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003130488/28A RU2243526C1 (en) 2003-10-15 2003-10-15 Method and device for measuring hinge moment of control surfaces of flying vehicle model during testing inside aerodynamic tunnel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2243526C1 true RU2243526C1 (en) 2004-12-27

Family

ID=34388607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003130488/28A RU2243526C1 (en) 2003-10-15 2003-10-15 Method and device for measuring hinge moment of control surfaces of flying vehicle model during testing inside aerodynamic tunnel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2243526C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681823C1 (en) * 2018-06-26 2019-03-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method of forming a control signal of a steering drive of an uncleaned aircraft and a device for its implementation
RU2731425C1 (en) * 2019-04-29 2020-09-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Control method of aircraft aerodynamic model steering surfaces
CN114001906A (en) * 2021-11-02 2022-02-01 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 Automatic rudder deflection angle changing device for hypersonic wind tunnel hinge moment measurement test and use method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АГЕЙКИН Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. - М.: Машиностроение, 1965, с.334. ФАБРИКАНТ Н.Я. Аэродинамика. - М.: Наука, 1964, с.233 и 234, рис.3.82. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681823C1 (en) * 2018-06-26 2019-03-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method of forming a control signal of a steering drive of an uncleaned aircraft and a device for its implementation
RU2731425C1 (en) * 2019-04-29 2020-09-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Control method of aircraft aerodynamic model steering surfaces
CN114001906A (en) * 2021-11-02 2022-02-01 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 Automatic rudder deflection angle changing device for hypersonic wind tunnel hinge moment measurement test and use method thereof
CN114001906B (en) * 2021-11-02 2023-03-31 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 Automatic rudder deflection angle changing device for hypersonic wind tunnel hinge moment measurement test and using method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107545127B (en) Industrial robot joint stiffness modeling method considering contact
CN108254118B (en) Device and method for measuring thrust and torque of electric direct-drive propeller for ship
Aitken et al. An on-water analysis system for quantifying stroke force characteristics during kayak events
JPH05501765A (en) Method and apparatus for measuring loads acting on a valve stem of a motorized valve assembly
CN103558079A (en) Multi-degree-of-freedom loading method based on parallel mechanism driving force closed loop
CN109795716B (en) Universal small steering engine frequency sweep test equipment and method
US12038341B2 (en) Method for adjusting a piezoelectric torque sensor
GB2425587A (en) Force-sensing adjustment / stabilization device
CN108896305A (en) Aluminum enclosure bearing block Thermal-mechanical Coupling strain measurement system and measurement method
US4450728A (en) Vehicle force measurement system
JP4655677B2 (en) Power transmission system test apparatus and control method thereof
GB2189615A (en) Improvements in dynamometers
KR101651055B1 (en) Dynamic calibration device configuration and application for performance verification of the dynamometer
RU2243526C1 (en) Method and device for measuring hinge moment of control surfaces of flying vehicle model during testing inside aerodynamic tunnel
RU2312316C1 (en) Method and device for measuring thrust of electric jet engines
US4846006A (en) Method and apparatus for testing linear motion devices
US5533380A (en) Automatic force balance calibration system
RU2681251C1 (en) Hinge moment of the rejected surface measurement device
US2785569A (en) Wind tunnel force and moment measuring device
CN213274879U (en) Software manipulator testing arrangement
CN109612608B (en) Installation method of strain bridge for rotating shaft and underwater impeller excitation force measuring platform
KR100684953B1 (en) Mass measuring system and method thereof
RU2249173C1 (en) Method to test a developed torque of an electro-pneumatic steering gear of guided missiles and projectiles
RU2270793C2 (en) Stand for simulating action of solar battery on spacecraft
US4947697A (en) System for measuring force versus position of a flight controller in an aircraft or flight simulator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081016