專利名稱：一種用于風(fēng)洞大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是滾轉(zhuǎn)振動(dòng)裝置，具體說就是能夠測(cè)量飛行器大幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)氣動(dòng)特性的一種用于風(fēng)洞大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)量裝置。屬于航空氣動(dòng)力風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)為了適應(yīng)近距格斗和全方位實(shí)施攻擊的要求，突出地追求超機(jī)動(dòng)性和敏捷性，前者主要與大幅度、大角速率運(yùn)動(dòng)形態(tài)有關(guān)，后者主要指飛行器快速地從一種飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)為另一種狀態(tài)的瞬態(tài)響應(yīng)能力。這二者給飛行器設(shè)計(jì)帶來的主要問題是這兩者都與 氣動(dòng)力的非定常、非線性有密切關(guān)系，在特定的飛行狀態(tài)下，氣動(dòng)力的非定常和非線性影響占統(tǒng)治地位。因此，為了把握現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的空氣動(dòng)力特性，解決關(guān)鍵氣動(dòng)力問題，在風(fēng)洞中開展模型大振幅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研制是十分必要和迫切的。在風(fēng)洞前期試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用程序控制伺服電機(jī)自身的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式來驅(qū)動(dòng)模型滾轉(zhuǎn)振動(dòng)，在設(shè)定小角度振幅和頻率時(shí)，電機(jī)輸出扭矩還是可以滿足需求的，模型實(shí)際振幅角度誤差也在接受范圍之內(nèi)；但當(dāng)電機(jī)設(shè)定角度達(dá)到大振幅滾轉(zhuǎn)試驗(yàn)所要求的角度和頻率時(shí)，由于模型轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大，電機(jī)的輸出扭矩難以滿足模型做正弦滾轉(zhuǎn)振動(dòng)的要求。現(xiàn)有的滾轉(zhuǎn)設(shè)備難以滿足試驗(yàn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述大振幅滾轉(zhuǎn)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，而設(shè)計(jì)一套滾轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過此機(jī)構(gòu)把電機(jī)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟Ｐ偷拇笳穹鶟L轉(zhuǎn)正弦振動(dòng)，能滿足風(fēng)洞試驗(yàn)需要的一種風(fēng)洞大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)量裝置。采用的技術(shù)方案是
一種用于風(fēng)洞大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)量裝置，包括電機(jī)、減速器、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、n型支架、天平支桿、六分量天平；所述的振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支座、上滑軌、下滑軌、上滑塊、下滑塊、u型塊，所述的電機(jī)輸出軸與減速器連接，通過減速器殼體前端與支座固定連接，支座的前端與n型支架的后端固定連接，天平支桿的前端與六分量天平固定連接，天平支桿后端插入n型支架內(nèi)腔中，并由第一軸承和第二軸承予以支撐，u型塊固定在上、下滑塊上，上、下滑軌固定在支座上，其特征在于所述的減速器輸出軸前端設(shè)有電機(jī)偏心輪，電機(jī)偏心輪插入u型塊的后滑道中；天平支桿后端設(shè)有支桿偏心輪，支桿偏心輪插入U(xiǎn)型塊的前滑道中。本發(fā)明的工作原理
若要檢測(cè)飛行器大幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)的氣動(dòng)特性，需要設(shè)計(jì)一種滾轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠使模型做大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)，且振動(dòng)要平穩(wěn)。本機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)模型振幅為60度正弦波滾轉(zhuǎn)振動(dòng)。本發(fā)明具備必要的檢測(cè)條件，能快捷，準(zhǔn)確地檢測(cè)出飛行器模型大幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)的氣動(dòng)特性。具體做法是電機(jī)減速器帶動(dòng)電機(jī)偏心輪做連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)偏心輪插在U形塊后滑槽中，天平支桿的偏心輪插在U形塊前滑槽中。電機(jī)偏心輪和天平支桿偏心輪偏心半徑不同，電機(jī)偏心輪的偏心半徑小于天平支桿偏心輪的偏心半徑。U形塊在上下方向上受到滑軌、滑塊的約束，只在水平方向上具有自由度。當(dāng)電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)偏心輪帶動(dòng)U形塊左右運(yùn)動(dòng)，U形塊又帶動(dòng)天平支桿偏心輪左右移動(dòng)，天平支桿偏心輪的偏心半徑大于電機(jī)偏心輪偏心半徑，天平支桿只在滾抓方向上具有自由度，這樣就可以實(shí)現(xiàn)天平支桿的往復(fù)擺動(dòng)。通過設(shè)計(jì)不同的電機(jī)偏心軸偏心半徑和天平支桿偏心軸偏心半徑之比，可以實(shí)現(xiàn)不同的滾轉(zhuǎn)角變化范圍。天平支桿前端設(shè)有常規(guī)六分量天平，通過在天平測(cè)量元件不同位置上粘貼的應(yīng)變片組成的電橋可以測(cè)量飛行器模型試驗(yàn)時(shí)所受到的氣動(dòng)力載荷。雙正弦機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理數(shù)學(xué)方程為
電機(jī)偏心輪偏心半徑為r、支桿偏心輪偏心半徑為R。電機(jī)偏心輪和支桿偏心輪每個(gè)時(shí)刻都有如下函數(shù)關(guān)系
r -sm. B1 = R-sm &
(KR)
當(dāng)巧二卯‘時(shí)馬郵所以,.郵=5.缸
r ■ sin 巧=及' sm &
a ^ a ■ f "/3 ■ v , /3 . .
-y sm ax = sin & & = arcsm、sin c^J = arcsm( sm CM)
模型的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)曲線是一個(gè)反函數(shù)曲線
是反函數(shù)曲線5= arc sm (^-si Ii 0 )和標(biāo)準(zhǔn)正弦函數(shù)5 = gsm OM的對(duì)比圖
說明& = aixsin( sia成)和0 = .sin 是很接近的，滾轉(zhuǎn)角變化規(guī)律可當(dāng)作正弦波曲線。本發(fā)明的特點(diǎn)
(I)本發(fā)明采用大振幅試驗(yàn)雙正弦滾轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)量裝置總體振動(dòng)結(jié)構(gòu)布局，即電機(jī)、減速器、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、n架中部、天平支桿、六分量天平
整體連接形式，準(zhǔn)確地完成了飛行器模型大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的氣動(dòng)特性的測(cè)量。(2)本發(fā)明采用了 “雙正弦振動(dòng)機(jī)構(gòu)”使?jié)L轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)構(gòu)呈特殊結(jié)構(gòu)。(3)本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、富有創(chuàng)意，整體結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、低功耗、成本低廉，性能穩(wěn)定、可靠，環(huán)境適用性和實(shí)用性較強(qiáng)，具有較好的發(fā)展前景。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的“雙正弦”運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的電機(jī)偏心輪和支桿偏心輪角度差示意圖。
具體實(shí)施方式
一種用于風(fēng)洞大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)量裝置，包括電機(jī)I、減速器2、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、n型支架9、天平支桿11、六分量天平12 ;所述的振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支座8、上滑軌4、下滑軌15、上滑塊5、下滑塊16、U型塊6，所述的電機(jī)I輸出軸與減速器2連接，通過減速器2殼體前端與支座8固定連接,支座8的前端與n型支架9的后端固定連接,天平支桿11的前端與六分量天平12固定連接，天平支桿11后端插入n型支架9內(nèi)腔中，并由第一軸承10和第二軸承17予以支撐，U型塊6固定在上、下滑塊5、16上，上、下滑軌4、15固定在支座8上，其特征在于所述的減速器輸出軸前端設(shè)有電機(jī)偏心輪3，電機(jī)偏心輪3插入U(xiǎn)型塊6的后滑道13中；天平支桿11后端設(shè)有支桿偏心輪7，支桿偏心輪7插入U(xiǎn)型塊的前滑道14中。權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)洞大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)量裝置，包括電機(jī)(I)、減速器(2)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、n型支架(9)、天平支桿(11)、六分量天平(12);所述的振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支座(8)、上滑軌(4)、下滑軌(15)、上滑塊(5)、下滑塊(16)、U型塊(6)，所述的電機(jī)(I)輸出軸與減速器(2)連接，通過減速器(2)殼體前端與支座(8)固定連接，支座(8)的前端與n型支架(9)的后端固定連接，天平支桿(11)的前端與六分量天平(12)固定連接，天平支桿(11)后端插入n型支架(9)內(nèi)腔中，并由第一軸承(10)和第二軸承(17)予以支撐，U型塊(6)固定在上、下滑塊(5)、(16)上，上、下滑軌(4)、(15)固定在支座(8)上，其特征在于所述的減速器輸出軸前端設(shè)有電機(jī)偏心輪(3)，電機(jī)偏心輪(3)插入U(xiǎn)型塊(6)的后滑道(13)中；天平支桿(11)后端設(shè)有支桿偏心輪(7 )，支桿偏心輪(7 )插入U(xiǎn)型塊的前滑道(14 )中。
全文摘要
一種用于風(fēng)洞大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)量裝置。電機(jī)通過減速器與雙正弦機(jī)構(gòu)支座相連，U型塊固定在滑塊上，滑軌固定在支座的上下框架上。減速器輸出軸前端設(shè)有偏心輪，偏心輪插入U(xiǎn)型塊的后滑道中；天平支桿后端也設(shè)有偏心輪，偏心輪插入U(xiǎn)型塊的前滑道中。本發(fā)明是一種新型的大振幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)量裝置，通過設(shè)計(jì)特殊的“雙正弦滾轉(zhuǎn)振動(dòng)”機(jī)構(gòu)形式，可以實(shí)現(xiàn)飛行器的大幅度滾轉(zhuǎn)振動(dòng)，并通過支桿前端的六分量天平測(cè)量飛型器大幅滾轉(zhuǎn)振動(dòng)的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)特性，能夠滿足風(fēng)洞試驗(yàn)要求。
文檔編號(hào)G01M9/06GK102721521SQ20111007609
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者崔青, 徐 明, 李勇, 江春茂, 潘金柱, 白云龍 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司沈陽空氣動(dòng)力研究所