RU87016U1 - Устройство для измерения углового положения моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах - Google Patents

Abstract

Устройство для измерения углового положения моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, содержащее механизм изменения углового положения моделей, датчик для измерения угла атаки, подвесное устройство модели, модель летательного аппарата, отличающееся тем, что в качестве датчика для измерения угла атаки использован цифровой датчик линейных перемещений, расположенный в камере давления аэродинамической трубы вне рабочего потока, измерительная головка которого закреплена непосредственно на тяге, жестко связанной с подвесным устройством, к которому крепится модель летательного аппарата.

Description

Полезная модель относится к области авиации и может быть использована при экспериментальных исследованиях моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах.

Значения угла атаки, угла скольжения и угла крена являются важнейшими параметрами любого аэродинамического эксперимента в аэродинамических трубах. Современные требования, предъявляемые к точности измерения этих угловых параметров, составляют величину предельной абсолютной погрешности порядка 0.01°. От уровня точности измерения углового положения модели на прямую зависит точность определения основных аэродинамических коэффициентов модели.

Для изменения углового положения моделей в процессе аэродинамического эксперимента в аэродинамических трубах создаются сложные многозвенные кинематические устройства: механизмы изменения углов атаки, скольжения, крена. Эти механизмы заканчиваются конструктивными узлами, расположенными непосредственно в рабочей части аэродинамической трубы, к которым жестко крепятся испытуемые модели. Угловое положение именно этих крепежных узлов по существу и определяет угловое положение модели в рабочей части при испытаниях на механических весах и внемодельных тензометрических весах.

Известно устройство (А.К.Мартынов «Прикладная аэродинамика», издательство «Машиностроение», 1972 г., стр.118-120), в котором в качестве датчиков для измерения угла атаки используются угловые потенциометрические датчики типа ППМЛ, либо угловые цифровые датчики типа ЛИР, которые устанавливаются в самом начале кинематической системы механизма изменения углов атаки, на валу электропривода. Эти датчики измеряют обороты вала привода и ставятся в соответствие с углом атаки модели.

Однако данные устройства обладают существенным недостатком, состоящем в том, что любая многозвенная кинематическая конструкция, каковой являются механизмы изменения углов атаки, обязана иметь систему технологических люфтов, которые в процессе эксплуатации будут только возрастать. Как показывает практика, точность измерения углов атаки модели такими датчиками из-за гистерезиса, обусловленного люфтами, оставляет желать лучшего и не соответствует современным требованиям.

Известно устройство для изменения угла атаки модели в аэродинамической трубе, принятое за прототип, (а.с. SU №1543969, МПК G01M 9/00, 1987 г.), содержащее механизм изменения углового положения модели, подвесное устройство модели, модель летательного аппарата, в котором для измерения угла атаки модели, закрепленной на механизме изменения угла атаки, используются датчики, типа ТДУ либо акселерометры. Датчики устанавливают непосредственно на узлы крепления модели в рабочей части трубы и измеряют проекцию вектора силы тяжести при отклонении от вертикали чувствительного упругого маятника, который является главным элементом этого датчика. Измеряемая величина проекции вектора силы тяжести маятника должна быть прямо пропорциональна углу отклонения маятника от вертикали.

Однако данные устройства также обладают рядом существенных недостатков, заключающихся в том, что датчики являются чрезвычайно чувствительными к динамическим внешним возмущениям. При приложении статических нагрузок данный тип датчиков работает идеально. Однако в условиях воздействия мощных знакопеременных и вибрационных нагрузок, которые имеют место в сверхзвуковых аэродинамических трубах, данный тип датчиков работает не удовлетворительно. Даже при относительно низком уровне динамических помех в потоке датчики этого типа требуют значительного времени интегрирования сигнала для определения среднего значения с заданной точностью.

Для измерения угла атаки при непрерывном изменении углового положения модели данный тип датчиков использован быть не может.

Задачей решаемой полезной моделью, является разработка устройства для измерения с высокой точностью в широкой полосе частот (до 100 Гц.) углового положения моделей в аэродинамических трубах.

Техническим результатом является повышение точности аэродинамического эксперимента, сокращение времени технологического цикла измерений, экономия энергоресурсов, затрачиваемых на эксперимент (сжатый воздух, электроэнергия).

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в устройстве для измерения углового положения моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, содержащем механизм изменения углового положения моделей, датчик для измерения угла атаки, подвесное устройство модели, модель летательного аппарата, в качестве датчика для измерения угла атаки используется цифровой датчик линейных перемещений, расположенный в камере давления аэродинамической трубы вне рабочего потока, причем измерительная головка цифрового датчика линейных перемещений закреплена непосредственно на тяге, жестко связанной с подвесным устройством, к которому крепится модель летательного аппарата.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, которое включает в себя механизм 1 изменения углового положения моделей, цифровой датчик линейных перемещений 2, подвесное устройство 3 модели летательного аппарата, модель 4 летательного аппарата, тягу 5 механизма изменения углового положения моделей. Измерительная головка датчика линейных перемещений закреплена непосредственно на тяге - 5 механизма изменения углового положения моделей, жестко связанной с подвесным устройством, к которому крепится модель летательного аппарата.

Устройство работает следующим образом. При включении электрического привода механизма изменения углового положения моделей в кинематических звеньях механизма происходит трансформация вращательного движения привода в поступательное движение тяги 5 перемещающей по направляющим подвесное устройство 3 модели летательного аппарата. Перед началом эксперимента при помощи высокоточного оптического квадранта проводятся градуировки датчика линейных перемещений 2 путем установления соответствия углового положения продольной оси подвесного устройства модели летательного аппарата 3 и линейного положения измерительной головки датчика 2. Измерительная головка датчика во время работы механизма регистрирует мгновенное линейное положение тяги 5, жестко связанной с подвесным устройством. При этом измерительная головка датчика находится вне рабочего потока, и не подвержена значительным тепловым и вибронагрузкам. Точностные характеристики датчика линейных перемещений выгодно отличаются от характеристик угловых датчиков. В процессе измерений исключаются погрешности, обусловленные наличием люфтов в кинематических звеньях механизма. Процесс измерений является без инерционным и не требует фильтрации полезного сигнала от помех.

Результаты измерений угла атаки, полученные при помощи данного датчика, отличаются высокой повторяемостью и точностью.

Claims (1)

1. Устройство для измерения углового положения моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, содержащее механизм изменения углового положения моделей, датчик для измерения угла атаки, подвесное устройство модели, модель летательного аппарата, отличающееся тем, что в качестве датчика для измерения угла атаки использован цифровой датчик линейных перемещений, расположенный в камере давления аэродинамической трубы вне рабочего потока, измерительная головка которого закреплена непосредственно на тяге, жестко связанной с подвесным устройством, к которому крепится модель летательного аппарата.