兩端的萬向鉸鏈（104、108)均可以用球鉸鏈代替。連桿106采用 流線型支桿。這樣，不但支桿阻力可以減少，也可進一步減少支桿對主氣流流場的干擾。
[0053] 并且由于直線驅(qū)動器安裝在風洞試驗段內(nèi)壁以外，所以具有足夠的安裝空間和長 度。由此可以選用大功率、高速度和高精度的直線驅(qū)動裝置。對1. 2米xl. 2米的風洞試驗 段，若選擇1米/秒的直線驅(qū)動器，本發(fā)明可以達到以下指標：
[0054]
[0055] 綜上所述，本發(fā)明的試驗裝置包括以下機構(gòu)：1).六條安裝在風洞試驗段101內(nèi)壁 上的平行于風洞中軸的軌道102。2).每條軌道102上安裝滑塊。3).滑塊上裝有萬向鉸鏈 104,由此組成第一級平臺105。4).滑塊的位置由直線位移傳感器103測量，并由計算機根 據(jù)要求的分離體模型114位置加以控制。5).六根連桿106將滑塊上的六個萬向鉸鏈104 和六爪臂107上的六個萬向鉸鏈108對應(yīng)相連，由此組成第二級運動平臺109。6).六爪 臂107是一個剛性整體，并且爪腳端部間保持一定的距離，以保證行空間桁架的彎曲剛性。 7).六爪臂107的中心部分又剛性地與支撐分離體模型的尾支桿110相連。8).尾支桿110 內(nèi)有滾轉(zhuǎn)控制裝置111、滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)測量裝置112和多分量天平113。
[0056] 應(yīng)用本發(fā)明進行試驗時，系統(tǒng)的軟件可以進行固定舵面位置條件下的位置模擬和 速度模擬。
[0057] 進行分離體模型位置模擬風洞試驗時，根據(jù)預(yù)定分離體模型軌跡將模型的三個線 位移（ x，y，z)和兩個角位移（俯仰和偏航）參數(shù)要求值經(jīng)計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)處理后，將 指令送往直線驅(qū)動器和尾支桿內(nèi)的控制電機，尾支桿內(nèi)的多分量天平記錄相應(yīng)位置下的氣 動力。
[0058] 進行分離體模型速度模擬風洞試驗時，由任一模型初始釋放條件下的氣動力經(jīng)飛 行動力學(xué)方程求得下一時間步長時的模型位置，六自由度位置控制系統(tǒng)在相應(yīng)的步長時間 上將分離體模型運動到新的模型位置。這一過程繼續(xù)到需要的位置為止。由于本裝置和控 制系統(tǒng)有1000毫米/秒的極快的運行速度，可以實時模擬多數(shù)分離體在固定舵偏下的分離 過程。
[0059] 為了防止分離體模型和母體模型在分離試驗中相撞，除接觸式防碰撞外，還有預(yù) 防碰撞的軟件系統(tǒng)。為此，在軟件設(shè)計中建立了分離體模型的幾個與母體模型最近的關(guān)鍵 點（如分離體的頭部、翼尖等）與分離體體軸的關(guān)系。在正常步長運行時，當分離體模型的 幾個關(guān)鍵點進入警戒區(qū)后，系統(tǒng)以更小的步長運作，直到脫離分離體模型和母體模型相碰 的危險區(qū)為止，以避免分離體模型和母體模型相碰的事故。
[0060]由于本發(fā)明的高剛度、高位置精度和高速度的特點，本發(fā)明的優(yōu)勢還在于可以進 行固定舵面位置條件下的位置模擬和速度模擬試驗（定常和準定常試驗）。作位置模擬風 洞（定常試驗）時，可以進行不帶控制律和帶控制律的試驗。后者需把分離體的控制規(guī)律 轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的舵面效率，并將其影響量加入到運動方程中，由此來模擬分離體的分離特性 和規(guī)律。作速度模擬風洞試驗（準定常試驗）時，由任一模型初始釋放條件下的氣動力經(jīng) 飛行動力學(xué)方程求得下一時間步長時的模型位置，六自由度位置控制系統(tǒng)在相應(yīng)的步長時 間上將分離體模型快速運動到新的模型位置。這一過程繼續(xù)到需要的距離為止。在這種試 驗中，也可進一步進行帶控制律的試驗，以進一步模擬分離體的速度效應(yīng)。
[0061] 以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實施例。對 本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在權(quán)利要求書所記載的范疇內(nèi)，顯而易見地能夠想到各種變更例 或者修正例，當然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
[0062] 本發(fā)明未詳細描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1. 一種機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，包括分離體模型支撐驅(qū)動機構(gòu)、測量機構(gòu)以及母 體模型支撐機構(gòu)，其特征在于：所述分離體模型支撐驅(qū)動機構(gòu)包括滾轉(zhuǎn)控制裝置和直線運 動控制裝置，所述直線運動控制裝置包括直線驅(qū)動器、軌道、軌道端萬向鉸鏈、連桿、多爪臂 和尾支桿，在風洞實驗段壁面外側(cè)，以與風洞中軸平行的方式安裝有多條所述軌道，在所述 風洞的壁上，設(shè)置有與每條所述軌道對應(yīng)的長槽，在每條所述軌道上均通過滑塊安裝有一 個所述軌道端萬向鉸鏈，所述直線驅(qū)動器安裝于風洞實驗段以外，能夠驅(qū)動所述軌道端萬 向鉸鏈沿所述軌道前后移動，每個所述軌道端萬向鉸鏈都連接有一個所述連桿，每個所述 連桿均穿過所述長槽伸進所述風洞中，其另一端均通過一個萬向鉸鏈與所述多爪臂相連， 所述多爪臂與支撐分離體模型的尾支桿剛性相連，所述滾轉(zhuǎn)控制裝置安裝于所述尾支桿內(nèi) 部。2. 如權(quán)利要求1所述的機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，其特征在于：所述測量機構(gòu)包括： 多分量天平、滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)測量裝置、直線位移傳感器、三坐標軸位移數(shù)據(jù)測量裝置和俯仰偏航 角度數(shù)據(jù)測量裝置，所述多分量天平安裝于所述分離體模型內(nèi)腔，并與所述尾支桿相連；所 述滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)測量裝置與所述滾轉(zhuǎn)控制裝置一起安裝于所述尾支桿內(nèi)部；所述直線位移傳感 器的數(shù)量與所述軌道的數(shù)量相同，并各自安裝在一個所述軌道上；所述三坐標軸位移數(shù)據(jù) 測量裝置和所述俯仰偏航的角度數(shù)據(jù)測量裝置均安裝于風洞試驗段以外。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，其特征在于：所述軌道為六條， 所述多爪臂為六爪臂，所述多分量天平為六分量天平。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，其特征在于：所述軌道端萬向 鉸鏈和連接所述連桿與所述多爪臂的所述萬向鉸鏈均能夠用球鉸鏈替換。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，其特征在于：所述連桿均采用 流線型支桿。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，其特征在于：母體模型通過絕 緣部件安裝在所述母體模型支撐機構(gòu)上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項所述的機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，其特征在于：還 包括一個特種風洞試驗段，所述母體模型支撐機構(gòu)固定在所述特種風洞試驗段內(nèi)，多條所 述軌道與風洞中軸平行地安裝在所述特種風洞實驗段壁面上，所述特種風洞試驗段的下方 設(shè)有滾輪，能夠與配套設(shè)置的導(dǎo)軌相配合，實現(xiàn)所述特種風洞試驗段與常規(guī)風洞的試驗段 整體互換。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機彈分離軌跡捕獲試驗系統(tǒng)，包括分離體模型支撐驅(qū)動機構(gòu)、測量機構(gòu)和母體模型支撐機構(gòu)。分離體模型支撐驅(qū)動機構(gòu)包括滾轉(zhuǎn)控制裝置和直線運動控制裝置，直線運動控制裝置包括直線驅(qū)動器、軌道、軌道端萬向鉸鏈、連桿、多爪臂和尾支桿、軌道有多條，并在風洞實驗段壁面上與風洞中軸平行安裝，并在每條軌道上均通過滑塊安裝有一個軌道端萬向鉸鏈，直線驅(qū)動器和軌道都安裝于風洞實驗段內(nèi)壁之外側(cè)，每個軌道端萬向鉸鏈都連接有一個連桿，每個連桿另一端都分別通過一個萬向鉸鏈與多爪臂相連。多爪臂與支撐分離體模型的尾支桿剛性相連。滾轉(zhuǎn)控制裝置安裝于尾支桿內(nèi)部。本系統(tǒng)具有高剛度、高位置精度和高速度的特點。
【IPC分類】G01M9/00
【公開號】CN104931222
【申請?zhí)枴緾N201510221539
【發(fā)明人】黃興中, 魏忠武, 張江, 秦永明, 董金剛, 劉曉偉, 胡浩, 尼文斌, 謝峰, 李廣良, 彭程, 蔡琛芳
【申請人】中國航天空氣動力技術(shù)研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月4日