一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，包括：支撐架；傳動主軸，其可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在支撐架上；支座，其具有一對連接端；配重，其設(shè)置在其中一個連接端上；尾支桿，其設(shè)置在另一個連接端上；試驗導(dǎo)彈模型，其內(nèi)部具有空腔；測力天平，后端連接至尾支桿的前端；前支桿，前支桿的后端連接至測力天平的前端，試驗導(dǎo)彈模型可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在前支桿上；自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，其設(shè)置在前支桿的前端，以驅(qū)動試驗導(dǎo)彈模型旋轉(zhuǎn)；主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，其驅(qū)動傳動主軸旋轉(zhuǎn)；以及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其通信連接至測力天平，以接收測力天平的測力數(shù)據(jù)。本實用新型實現(xiàn)了試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)和圍繞風(fēng)洞來流的錐形運動，并實現(xiàn)了測力試驗。
【專利說明】
一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及風(fēng)洞試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，導(dǎo)彈被設(shè)計成以邊自旋邊飛行的方式運行，這種旋轉(zhuǎn)飛行方式有助于簡化導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)，即用一個控制通道就可以實現(xiàn)俯仰和偏航兩個方向的控制，而且還可以減小推力偏心、質(zhì)量偏心、氣動偏心等非對稱因素對飛行性能的不利影響。但是旋轉(zhuǎn)飛行也帶來了一系列復(fù)雜的空氣動力學(xué)問題。飛行器繞其軸線旋轉(zhuǎn)飛行時，旋轉(zhuǎn)對邊界層的剪切效應(yīng)引起體渦的非對稱分離以及邊界層轉(zhuǎn)捩區(qū)的非對稱，進而產(chǎn)生新的不對稱氣動力和力矩。典型鴨式布局導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)飛行時，由于彈體的旋轉(zhuǎn)鴨翼渦互相纏繞，攻角較大時鴨翼渦與彈體渦互相干擾，旋轉(zhuǎn)效應(yīng)下彈體非對稱渦對導(dǎo)彈尾翼的干擾等一系列問題形成了復(fù)雜的空氣動力學(xué)現(xiàn)象。另外，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的馬格努斯力矩，會在某些臨界狀態(tài)誘發(fā)彈體的錐形運動，且彈體縱向和側(cè)向運動有交聯(lián)，由于鴨式布局的存在，舵面洗流會對尾翼產(chǎn)生難以準確預(yù)估的非定常動態(tài)影響，這些影響均可能使旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈在飛行過程中的轉(zhuǎn)速特性、動態(tài)特性等發(fā)生變化，從而影響飛行性能。
[0003]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈氣動力特性的獲得方式中，數(shù)值計算和風(fēng)洞試驗最為關(guān)鍵，尤其是風(fēng)洞試驗，是相對最為接近實際飛行試驗狀態(tài)的地面模擬手段。隨著旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈需達到的技術(shù)指標的日益提高，對其外形的設(shè)計及控制規(guī)律的優(yōu)選等方面的要求越來越高，對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈風(fēng)洞試驗技術(shù)能力的提升也越來越迫切。
[0004]傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈在1.2米量級風(fēng)洞試驗大多都是靜態(tài)測力、或無舵控的單純旋轉(zhuǎn)測力試驗。對于無舵控的單純旋轉(zhuǎn)測力試驗中大多是針對小長徑比旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的自旋轉(zhuǎn)試驗，這種方法存在兩個不足:1)轉(zhuǎn)速難以真實模擬;2)導(dǎo)彈轉(zhuǎn)速隨攻角變化而變化即轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。另外，對于少量的強迫旋轉(zhuǎn)試驗，國內(nèi)外主要采用渦輪驅(qū)動、吹氣驅(qū)動和電機驅(qū)動等方式驅(qū)動模型旋轉(zhuǎn)的方法。傳統(tǒng)的電機驅(qū)動方式一般米用轉(zhuǎn)速可以控制的氣動電動機、變頻電動機或一般電動機，經(jīng)減速后驅(qū)動模型旋轉(zhuǎn)。電動機一般放在風(fēng)洞外，經(jīng)過傳動軸來驅(qū)動模型，電動機尺寸不受限制，功率大，傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于翼面阻尼大的模型試驗。電動機也放在風(fēng)洞內(nèi)直接與模型連接，但電動機尺寸必須很小，多用于小長徑比的無控旋轉(zhuǎn)模型;到目前為止，在大長徑比的旋轉(zhuǎn)彈模型上并沒有得到應(yīng)用。
[0005]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動風(fēng)洞試驗，其試驗方式類似于研究飛機尾旋性能的旋轉(zhuǎn)天平試驗，通過旋轉(zhuǎn)天平裝置帶著模型繞來流速度矢量作連續(xù)旋轉(zhuǎn)的“圓錐運動”，通過內(nèi)式應(yīng)變天平測量模型在旋轉(zhuǎn)運動中的氣動力和力矩。目前國外研發(fā)的旋轉(zhuǎn)天平裝置大多應(yīng)用于大口徑的低速風(fēng)洞，而對于在I米量級左右的亞跨超聲速風(fēng)洞進行旋轉(zhuǎn)天平試驗的僅有NASA-AMES研究中心在6 X 6英尺(約1.8X1.8m)超聲速風(fēng)洞設(shè)計的旋轉(zhuǎn)天平裝置，采用液壓馬達驅(qū)動天平旋轉(zhuǎn)；國內(nèi)研發(fā)的旋轉(zhuǎn)天平裝置均應(yīng)用于大口徑的低速風(fēng)洞，在亞跨超聲速領(lǐng)域的應(yīng)用仍為空白?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0006]針對上述技術(shù)問題，本實用新型設(shè)計開發(fā)了一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的自轉(zhuǎn)和圍繞風(fēng)洞來流的錐形運動，從而實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的氣動力和力矩的測量。
[0007]本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0008]一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，包括:
[0009]支撐架；
[0010]傳動主軸，其可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述支撐架上；
[0011 ]支座，其具有一對連接端，所述支座的中間部位連接至所述傳動主軸的前端，所述一對連接端分布在所述傳動主軸的兩側(cè)；
[0012]配重，其設(shè)置在其中一個連接端上；
[0013]尾支桿，其設(shè)置在另一個連接端上，所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線平行或相交于位于所述傳動主軸的前方的一點從而形成錐動角；
[0014]試驗導(dǎo)彈模型，其內(nèi)部具有空腔，且所述試驗導(dǎo)彈模型的前端封閉，后端敞開，其中，所述試驗導(dǎo)彈模型套設(shè)在所述尾支桿的外側(cè)，與所述尾支桿同軸設(shè)置，與所述尾支桿之間不接觸；
[0015]測力天平，其設(shè)置在所述空腔內(nèi)，所述測力天平的后端連接至所述尾支桿的前端；
[0016]前支桿，所述前支桿的后端連接至所述測力天平的前端，所述前支桿與所述尾支桿同軸設(shè)置，所述試驗導(dǎo)彈模型可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在所述前支桿上；
[0017]自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，其設(shè)置在所述前支桿上，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接至所述試驗導(dǎo)彈模型，以驅(qū)動所述試驗導(dǎo)彈模型自轉(zhuǎn)；
[0018]主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，其連接至所述傳動主軸，以驅(qū)動所述傳動主軸旋轉(zhuǎn)；以及
[0019]數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其通信連接至所述測力天平，以接收所述測力天平的測力數(shù)據(jù)。
[0020]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)還與所述主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)通信連接，以改變所述傳動主軸的旋轉(zhuǎn)速率和所述試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)速率。
[0021]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，還包括:
[0022]多個拐接頭，每個拐接頭由前半部分和后半部分構(gòu)成，且每個拐接頭中，所述前半部分的軸線與所述后半部分的軸線之間的夾角角度均不相同；
[0023]其中，所述尾支桿可拆卸地連接至其中一個拐接頭的第一端，該拐接頭的第二端可拆卸地連接至所述另一個連接端，從而使所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線平行或相交于位于所述傳動主軸的前方的一點，并且使所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線之間的夾角為O?20°。
[0024]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述配重包括殼體和可拆卸地裝設(shè)于所述殼體內(nèi)的配重體。
[0025]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，
[0026]還包括:
[0027]導(dǎo)電滑環(huán)，其套設(shè)在所述傳動主軸的后段，所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子與所述傳動主軸連接，且所述導(dǎo)電滑環(huán)的定子電連接至所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；
[0028]所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿以及所述拐接頭均為前后貫通的中空結(jié)構(gòu)；
[0029]所述傳動主軸的前段的內(nèi)部具有通道，所述傳動主軸的前端設(shè)置有與所述通道連通的進線孔，所述傳動主軸的中間部位設(shè)置有與所述通道連通的出線孔；
[0030]所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)容設(shè)于所述前支桿的內(nèi)部，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的動力輸出軸由所述前支桿的前端伸出，并連接至所述試驗導(dǎo)彈模型，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜依次從所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子;所述測力天平的線纜依次從所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子。
[0031]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，還包括:
[0032]導(dǎo)電滑環(huán)，其套設(shè)在所述傳動主軸的后段，所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子與所述傳動主軸連接，且所述導(dǎo)電滑環(huán)的定子電連接至所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；
[0033]所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿以及所述拐接頭均為前后貫通的中空結(jié)構(gòu)；
[0034]所述傳動主軸的前段的內(nèi)部具有通道，所述傳動主軸的前端設(shè)置有與所述通道連通的進線孔，所述傳動主軸的中間部位設(shè)置有與所述通道連通的出線孔；
[0035]所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜依次從所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子;所述測力天平的線纜依次從所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子。
[0036]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括自轉(zhuǎn)電機、減速器和編碼器。
[0037]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述測力天平為四分量天平或五分量天平。
[0038]優(yōu)選的是，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述試驗導(dǎo)彈模型為大長徑比試驗導(dǎo)彈模型，所述試驗導(dǎo)彈模型為帶鴨舵的試驗導(dǎo)彈模型。
[0039]本實用新型具有以下有益效果:
[0040]1、本實用新型可以用于模擬在1.2米量級亞跨超聲速風(fēng)洞中大長徑比試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)和圍繞風(fēng)洞來流的錐形運動，并實現(xiàn)測力試驗。
[0041]2、本實用新型在測力天平的前端設(shè)置前支桿，將自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在前支桿的前端，試驗導(dǎo)彈模型可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在所述前支桿上，自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)再連接至所述試驗導(dǎo)彈模型，自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，即可驅(qū)動試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)。本實用新型能夠滿足旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈模型的旋轉(zhuǎn)試驗要求，但特別能夠滿足大長徑比旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈在1.2米量級亞跨超聲速風(fēng)洞中進行強迫旋轉(zhuǎn)試驗的要求。
[0042]3、本實用新型將前支桿、測力天平、尾支桿以及拐接頭均設(shè)計成前后貫通的中空結(jié)構(gòu)，從而使自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜依次從前支桿、測力天平、尾支桿和拐接頭的內(nèi)部通過，并經(jīng)由傳動主軸的進線孔、通道和出線孔，再電連接至導(dǎo)電滑環(huán)的動子，而測力天平的線纜也由尾支桿和拐接頭的內(nèi)部通過，并經(jīng)由傳動主軸的進線孔、通道和出線孔，再電連接至導(dǎo)電滑環(huán)的動子；自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和測力天平的信號再通過導(dǎo)電滑環(huán)的定子傳遞給數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。本實用新型解決了自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和測力天平的走線問題。
[0043]4、本實用新型提供了配重，該配重包括殼體和可拆卸地裝設(shè)于殼體內(nèi)的配重體，從而使試驗人員更換配重體，以滿足不同試驗條件下錐形運動動平衡的配平需求。
[0044]5、本實用新型提供了多個拐接頭，每個拐接頭的前半部分和后半部分所成的夾角角度均不相同，通過更換拐接頭，可以改變尾支桿的軸線與傳動主軸的軸線之間的夾角，即使試驗導(dǎo)彈模型的錐形運動的錐度角在O?20°之間改變。
[0045]6、本實用新型通過數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)控制自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，改變試驗導(dǎo)彈模型相對傳動主軸的旋轉(zhuǎn)速率和自轉(zhuǎn)速率，從而獲得高精度的實驗數(shù)據(jù)。
[0046]7、本實用新型通過選取和設(shè)置自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，克服了大長徑比試驗導(dǎo)彈模型內(nèi)部空間局限性，實現(xiàn)了大長徑比試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)。
[0047]8、本實用新型采用了高精度的四分量或五分量的測力天平，實現(xiàn)了高精度的測量。
[0048]9、本實用新型的整個裝置的結(jié)構(gòu)剛度和強度滿足試驗要求，整體結(jié)構(gòu)外形滿足試驗整流減阻的要求。
【附圖說明】
[0049]圖1為本實用新型所述的一個實施例的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]圖2為本實用新型所述的一個實施例的試驗導(dǎo)彈模型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖3為本實用新型所述的一個實施例的拐接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]圖4為本實用新型所述的一個實施例的傳動主軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0054]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型提供一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，包括:支撐架11;傳動主軸9，其可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述支撐架11上;支座8，其具有一對連接端22，23，所述支座的中間部位24連接至所述傳動主軸9的前端，所述一對連接端22，23分布在所述傳動主軸的兩側(cè);配重6，其設(shè)置在其中一個連接端23上;尾支桿5，其設(shè)置在另一個連接端22上，所述尾支桿5的軸線與所述傳動主軸9的軸線平行或相交于位于所述傳動主軸9的前方的一點從而形成錐動角;試驗導(dǎo)彈模型I，其內(nèi)部具有空腔，且所述試驗導(dǎo)彈模型I的前端封閉，后端敞開，其中，所述試驗導(dǎo)彈模型I套設(shè)在所述尾支桿5的外側(cè)，與所述尾支桿5同軸設(shè)置，與所述尾支桿5之間不接觸;測力天平4，其設(shè)置在所述空腔內(nèi)，所述測力天平4的后端連接至所述尾支桿5的前端;前支桿16，所述前支桿16的后端連接至所述測力天平4的前端，所述前支桿16與所述尾支桿5同軸設(shè)置，所述試驗導(dǎo)彈模型I可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在所述前支桿16上；自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)2，其設(shè)置在所述前支桿16上，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接至所述試驗導(dǎo)彈模型，以驅(qū)動所述試驗導(dǎo)彈模型自轉(zhuǎn)；主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)13，其連接至所述傳動主軸，以驅(qū)動所述傳動主軸旋轉(zhuǎn)；以及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其通信連接至所述測力天平，以接收所述測力天平的測力數(shù)據(jù)。
[0055]在本實施例中，利用試驗導(dǎo)彈模型模擬旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈，實現(xiàn)了試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)和圍繞風(fēng)洞來流的錐形運動，并實現(xiàn)了測力實驗，從而實現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈錐形運動的模擬和流動特性的分析。
[0056]本實用新型中，試驗導(dǎo)彈模型套設(shè)在尾支桿的外側(cè)，與尾支桿同軸設(shè)置，將自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)2、前支桿16和測力天平4依次連接，將三者設(shè)置于試驗導(dǎo)彈模型I的空腔內(nèi)，測力天平的后端連接至尾支桿的前端，并且試驗導(dǎo)彈模型可轉(zhuǎn)動地套設(shè)于前支桿，自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接至試驗導(dǎo)彈模型。當自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，試驗導(dǎo)彈模型可以相對前支桿旋轉(zhuǎn)(由于前支桿通過測力天平與尾支桿彼此固定在一起，因此，試驗導(dǎo)彈模型也是相對于尾支桿旋轉(zhuǎn))，即上述設(shè)計實現(xiàn)了試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)。具體地，試驗導(dǎo)彈模型是通過一對第一軸承可轉(zhuǎn)動地連接至前支桿的。
[0057]在本實施例中，試驗導(dǎo)彈模型I通過前支桿16連接至尾支桿5，尾支桿5設(shè)置在支座8的另一個連接端上，而支座8設(shè)置在傳動主軸9上。當主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，驅(qū)動傳動主軸9旋轉(zhuǎn)，傳動主軸進一步帶動尾支桿5相對于傳動主軸的軸線旋轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)試驗導(dǎo)彈模型相對于傳動主軸軸線的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)試驗導(dǎo)彈模型的錐形運動。支撐架11與風(fēng)洞固定連接，進而將傳動主軸9支撐在風(fēng)洞內(nèi)。傳動主軸水平設(shè)置，以保證試驗導(dǎo)彈模型的錐形運動是圍繞風(fēng)洞來流進行的，以確保測力數(shù)據(jù)的精確度。具體地，傳動主軸通過一對第二軸承安裝于支撐架上。支撐架也可以可拆卸地方式連接至風(fēng)洞，通過調(diào)整支撐架的安裝角度，來改變傳動主軸與風(fēng)洞來流所成的角度。通常來說，傳動主軸都是水平延伸的，從而與風(fēng)洞來流相平行。
[0058]在試驗導(dǎo)彈模型同時進行自轉(zhuǎn)和錐形運動的過程中，測力天平對試驗導(dǎo)彈模型的氣動力和力矩進行測量，并將測力數(shù)據(jù)發(fā)送給位于風(fēng)洞外的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)則根據(jù)測力數(shù)據(jù)分析出試驗導(dǎo)彈模型的流動特性。
[0059]為了保證試驗導(dǎo)彈模型的動平衡，支座8的中間部位24連接至傳動主軸9的前端，支座的一對連接端22，23分布在傳動主軸的兩側(cè)，配重6設(shè)置在其中一個連接端23上，尾支桿5設(shè)置在另一個連接端22上，用于連接試驗導(dǎo)彈模型。當試驗導(dǎo)彈模型同時進行自轉(zhuǎn)和錐形運動時，配重保證試驗導(dǎo)彈模型保持動平衡，從而使測力天平測量得到相對精確的測力數(shù)據(jù)。另外，本實用新型中的試驗導(dǎo)彈模型自身還具有配重體，以保證試驗導(dǎo)彈模型在自轉(zhuǎn)過程中的動平衡。
[0060]此外，本實用新型的整體設(shè)計應(yīng)有足夠的強度和剛度，以保證在1.2米量級亞跨超聲速風(fēng)洞試驗旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈自轉(zhuǎn)和錐形運動旋轉(zhuǎn)過程中不損壞、不變形、不發(fā)生共振現(xiàn)象。自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)需要能夠承受風(fēng)洞吹風(fēng)過程中的振動和較大的溫度梯度，滿足試驗的旋轉(zhuǎn)速率和功率等要求。對于大長徑比的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈，試驗導(dǎo)彈模型I安裝完成后需要進行旋轉(zhuǎn)動平衡試驗，保證試驗導(dǎo)彈模型在自轉(zhuǎn)過程中動平衡性能良好。按照試驗錐形運動錐度角要求，選取合適的拐接頭7和尾支桿5，并完成整個模擬裝置在風(fēng)洞中的安裝裝配工作。在進行風(fēng)洞試驗之前，調(diào)試數(shù)據(jù)傳輸采集系統(tǒng)是否正常運行，并進行模型自轉(zhuǎn)和圍繞風(fēng)洞來流軸線錐形運動的地面調(diào)試，根據(jù)模擬裝置整體的受力情況調(diào)節(jié)配重，使其達到動平衡性能良好為止。
[0061]進行風(fēng)洞試驗時，試驗導(dǎo)彈模型處于1.2米量級亞跨超聲速風(fēng)洞流場均勻區(qū)中，設(shè)定吹風(fēng)狀態(tài)為某一馬赫數(shù)。風(fēng)洞來流穩(wěn)定后，在風(fēng)洞外數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的電腦系統(tǒng)上操作自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)開始運行，驅(qū)動試驗導(dǎo)彈模型I的自轉(zhuǎn)和錐形運動的轉(zhuǎn)動速率均在某一時間內(nèi)從速率為O達到預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)動速率；同時，測力天平4測量得到該馬赫數(shù)下試驗導(dǎo)彈模型的實時測力數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分析處理，得到試驗導(dǎo)彈模型錐形運動的流動特性。調(diào)整馬赫數(shù)，重復(fù)上述步驟得到不同馬赫數(shù)下試驗旋轉(zhuǎn)模型的錐形運動流動特性。
[0062]進一步地，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)還與所述主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)13和所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)2通信連接，以改變所述傳動主軸的旋轉(zhuǎn)速率和所述試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)速率。
[0063]在該實施例中，試驗人員可以通過數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)輸入指令，以控制主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，進而改變受主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的傳動主軸的旋轉(zhuǎn)速率和受自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的試驗導(dǎo)彈模型的旋轉(zhuǎn)速率，進而獲得在不同旋轉(zhuǎn)速率下試驗導(dǎo)彈模型的錐形運動流動特性。
[0064]進一步地，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，還包括:多個拐接頭7，每個拐接頭由前半部分20和后半部分21構(gòu)成，且每個拐接頭7中，所述前半部分20的軸線與所述后半部分21的軸線之間的夾角角度均不相同；其中，所述尾支桿5可拆卸地連接至其中一個拐接頭的第一端，該拐接頭的第二端可拆卸地連接至所述另一個連接端，從而使所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線平行或相交于位于所述傳動主軸的前方的一點，并且使所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線之間的夾角為O?20°。
[0065]該實施例提供了多個拐接頭，而且每個拐接頭的前半部分和后半部分的軸線之間的夾角均不相同。因此，當需要使試驗導(dǎo)彈模型的軸線與傳動主軸的軸線之間的夾角(即錐度角)達到特定角度時，只需要選擇特定的一個拐接頭就可以了。比如當使用上一個拐接頭時，錐度角為5°，而下一個錐度角為10°，則將上一個拐接頭更換下來，下一個拐接頭的前半部分與后半部分的軸線夾角應(yīng)比上一個拐接頭增加5°。通過更換拐接頭，可以實現(xiàn)對錐度角的調(diào)整，從而獲得在不同錐度角在試驗導(dǎo)彈模型的錐形運動流動特性。
[0066]尾支桿與拐接頭以及拐接頭與支座的連接方式均為可拆卸地連接，這種可拆卸地連接具體可以通過螺栓螺母或者通過楔構(gòu)件實現(xiàn)。
[0067]進一步地，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述配重6包括殼體和可拆卸地裝設(shè)于所述殼體內(nèi)的配重體。
[0068]在該實施例中，配重體是可拆卸地設(shè)置在殼體內(nèi)的，試驗人員可以更換配重體或者調(diào)整配重體在殼體內(nèi)的安裝位置，從而改變配重的整體重量或者改變配重的重心，以適應(yīng)不同試驗條件的要求，始終使試驗導(dǎo)彈模型在錐形運動中保持動平衡。
[0069]進一步地，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，還包括:導(dǎo)電滑環(huán)12，其套設(shè)在所述傳動主軸9的后段26，所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子與所述傳動主軸9連接，且所述導(dǎo)電滑環(huán)的定子電連接至所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng);所述前支桿16、所述測力天平4、所述尾支桿5以及所述拐接頭7均為前后貫通的中空結(jié)構(gòu)；所述傳動主軸的前段25的內(nèi)部具有通道28，所述傳動主軸的前端設(shè)置有與所述通道連通的進線孔27，所述傳動主軸的中間部位設(shè)置有與所述通道連通的出線孔29;所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)容設(shè)于所述前支桿的內(nèi)部，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的動力輸出軸由所述前支桿的前端伸出，并連接至所述試驗導(dǎo)彈模型，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜依次從所述前支桿16、所述測力天平4、所述尾支桿5和所述拐接頭7的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)12的動子;所述測力天平的線纜依次從所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子。
[0070]為了保證內(nèi)置于試驗導(dǎo)彈模型內(nèi)的自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜以及測力天平的線纜不干擾試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)和錐形運動，本實施例在傳動主軸的后段設(shè)置了一個導(dǎo)電滑環(huán)，將前支桿、測力天平、尾支桿和拐接頭均設(shè)計成前后貫通的中空結(jié)構(gòu)，自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜從前支桿16的內(nèi)部17、測力天平4的內(nèi)部18、尾支桿5的內(nèi)部19和拐接頭7的內(nèi)部通過，再經(jīng)由傳動主軸的內(nèi)部穿出，最終電連接至可與傳動主軸同步旋轉(zhuǎn)的動子上，測力天平的線纜也由傳動主軸的內(nèi)部穿出，最終電連接至動子上，導(dǎo)電滑環(huán)的定子再與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)電連接，從而在試驗導(dǎo)彈模型在同時進行自轉(zhuǎn)和錐形運動時，自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、測力天平與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)之間可以正常進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0071]前支桿起到對自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和試驗導(dǎo)彈模型的支撐作用。為了安裝自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，前支桿具體可以由一個套筒制成，套筒的內(nèi)部具有較大的容納空間，自動驅(qū)動機構(gòu)安裝在套筒的容納空間內(nèi)，且自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)靠近套筒的前端的位置。自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的動力輸出軸由套筒的前端伸出，并直接連接至試驗導(dǎo)彈模型，從而可以向試驗導(dǎo)彈模型輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。
[0072]進一步地，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)2包括自轉(zhuǎn)電機、減速器和編碼器。主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)也由主電機來實現(xiàn)。
[0073]進一步地，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述測力天平4為四分量天平或五分量天平。其中，測力天平4的尺寸大小和安裝位置根據(jù)試驗導(dǎo)彈模型I的要求而調(diào)整。
[0074]進一步地，所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置中，所述試驗導(dǎo)彈模型為大長徑比試驗導(dǎo)彈模型，所述試驗導(dǎo)彈模型為帶鴨舵的試驗導(dǎo)彈模型。由于大長徑比的試驗導(dǎo)彈模型的空間更加有限，這增加了自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)置難度，而本實用新型則很好的解決了這一個技術(shù)問題。
[0075]為便于理解，本實用新型中以圖1至圖4中左側(cè)為前方，以右側(cè)為后方，但所述的“前” “后”均不應(yīng)認為是對本實用新型技術(shù)方案的限制。
[0076]本實用新型尤其適用于實現(xiàn)在1.2米量級亞跨超聲速風(fēng)洞中試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)和圍繞風(fēng)洞來流軸線的錐形運動，并實現(xiàn)測力試驗。
[0077]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1.一種風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，包括: 支撐架； 傳動主軸，其可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述支撐架上； 支座，其具有一對連接端，所述支座的中間部位連接至所述傳動主軸的前端，所述一對連接端分布在所述傳動主軸的兩側(cè)； 配重，其設(shè)置在其中一個連接端上； 尾支桿，其設(shè)置在另一個連接端上，所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線平行或相交于位于所述傳動主軸的前方的一點從而形成錐動角； 試驗導(dǎo)彈模型，其內(nèi)部具有空腔，且所述試驗導(dǎo)彈模型的前端封閉，后端敞開，其中，所述試驗導(dǎo)彈模型套設(shè)在所述尾支桿的外側(cè)，與所述尾支桿同軸設(shè)置，與所述尾支桿之間不接觸； 測力天平，其設(shè)置在所述空腔內(nèi)，所述測力天平的后端連接至所述尾支桿的前端；前支桿，所述前支桿的后端連接至所述測力天平的前端，所述前支桿與所述尾支桿同軸設(shè)置，所述試驗導(dǎo)彈模型可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在所述前支桿上； 自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，其設(shè)置在所述前支桿上，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接至所述試驗導(dǎo)彈模型，以驅(qū)動所述試驗導(dǎo)彈模型自轉(zhuǎn)； 主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，其連接至所述傳動主軸，以驅(qū)動所述傳動主軸旋轉(zhuǎn)；以及 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其通信連接至所述測力天平，以接收所述測力天平的測力數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)還與所述主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)通信連接，以改變所述傳動主軸的旋轉(zhuǎn)速率和所述試驗導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)速率。3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，還包括: 多個拐接頭，每個拐接頭由前半部分和后半部分構(gòu)成，且每個拐接頭中，所述前半部分的軸線與所述后半部分的軸線之間的夾角角度均不相同； 其中，所述尾支桿可拆卸地連接至其中一個拐接頭的第一端，該拐接頭的第二端可拆卸地連接至所述另一個連接端，從而使所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線平行或相交于位于所述傳動主軸的前方的一點，并且使所述尾支桿的軸線與所述傳動主軸的軸線之間的夾角為O?20°。4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，所述配重包括殼體和可拆卸地裝設(shè)于所述殼體內(nèi)的配重體。5.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于， 還包括: 導(dǎo)電滑環(huán)，其套設(shè)在所述傳動主軸的后段，所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子與所述傳動主軸連接，且所述導(dǎo)電滑環(huán)的定子電連接至所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)； 所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿以及所述拐接頭均為前后貫通的中空結(jié)構(gòu)； 所述傳動主軸的前段的內(nèi)部具有通道，所述傳動主軸的前端設(shè)置有與所述通道連通的進線孔，所述傳動主軸的中間部位設(shè)置有與所述通道連通的出線孔； 所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)容設(shè)于所述前支桿的內(nèi)部，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的動力輸出軸由所述前支桿的前端伸出，并連接至所述試驗導(dǎo)彈模型，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜依次從所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子;所述測力天平的線纜依次從所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子。6.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，還包括: 導(dǎo)電滑環(huán)，其套設(shè)在所述傳動主軸的后段，所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子與所述傳動主軸連接，且所述導(dǎo)電滑環(huán)的定子電連接至所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)； 所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿以及所述拐接頭均為前后貫通的中空結(jié)構(gòu)； 所述傳動主軸的前段的內(nèi)部具有通道，所述傳動主軸的前端設(shè)置有與所述通道連通的進線孔，所述傳動主軸的中間部位設(shè)置有與所述通道連通的出線孔； 所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的線纜依次從所述前支桿、所述測力天平、所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子;所述測力天平的線纜依次從所述尾支桿和所述拐接頭的內(nèi)部通過，并通過進線孔、通道和出線孔，再電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動子。7.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括自轉(zhuǎn)電機、減速器和編碼器。8.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，所述測力天平為四分量天平或五分量天平。9.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的錐形運動模擬裝置，其特征在于，所述試驗導(dǎo)彈模型為大長徑比試驗導(dǎo)彈模型，所述試驗導(dǎo)彈模型為帶鴨舵的試驗導(dǎo)彈模型。
【文檔編號】G01M9/04GK205642791SQ201521127405
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】李廣良, 董金剛, 魏忠武, 秦永明
【申請人】中國航天空氣動力技術(shù)研究院