[發明專利]一種用于高超聲速滾動動態試驗的裝置

有效

• 申請號: 201010194886.X
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101865759A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 宋玉輝;李潛;高清
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊虹

技術領域

本發明涉及一種用于高超聲速風洞滾轉方向自由振蕩動態測力的試驗裝置，屬于天平測量技術領域。

背景技術

早期國內的高超聲速滾轉振動動態天平方面存在空白。原因是以往的我國的動態研究主要集中于低速，對于高超聲速動態的研究，雖然理論和計算等工作已經開展，但還未到動態試驗的地步。目前國內外動態試驗廣泛應用的滾動試驗裝置由一個同心機構組成，前端圓錐后端圓柱，中間是“十”字形梁，而不包含軸承和彈性鉸機構，在俯仰和偏航方向上有應力殘余，在進行低速試驗時，此殘余量為小量，可以忽略不計，而當進行高超聲速試驗時，殘余量相對于測量值不能忽略，嚴重影響測量精度。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種準確反映高超聲速飛行器動態滾轉過程的角運動和阻尼特性的動態試驗裝置。

本發明的技術解決方案是：一種用于高超聲速滾動動態試驗的裝置，包括緊固件、滾動軸承系統、彈性鉸機構和類支桿機構，類支桿機構的一端插入滾動軸承系統的大端內與滾動軸承系統連接，另一端與風洞固連，類支桿機構與試件固連，滾動軸承系統的一端插入與風洞固連的風洞支桿中與風洞支桿連接，其中彈性鉸機構是兩端為中空的圓柱體、中間通過四個固定彈性元件連接的鏤空型結構，四個固定彈性元件呈90°均勻分布，固定彈簧元件在與其呈45°方向上安裝有兩個呈180°或四個呈90°均勻分布的可拆卸彈性元件，彈性鉸機構的大端圓柱體與試件和緊固件連接，小端圓柱體與風洞支桿連接。

所述的滾動軸承系統包括軸承外套、轉接軸承、動環壓圈、小圓螺母、止推墊圈、動圈壓墊、動圈壓套、外圈壓墊、內圈壓環、外圈緊套、緊定軸套、內圈小軸、單向推力球軸承W-1和深溝球軸承W-2，軸承外套和轉接軸承機械連接，軸承外套將動環壓圈、動圈壓墊、動圈壓套、外圈壓墊和外圈緊套壓緊，小圓螺母與內圈小軸機械連接，內圈小軸將止推墊圈、內圈壓環和緊定軸套壓緊，單向推力球軸承W-1通過動環壓圈、小圓螺母、止推墊圈、動圈壓墊、動圈壓套、外圈壓墊、內圈壓環和內圈小軸壓緊固定，深溝球軸承W-2通過外圈壓墊、內圈壓環、外圈緊套、緊定軸套、內圈小軸和軸承外套壓緊固定，轉接軸承與類支桿機構機械連接，內圈小軸的一端插入風洞支桿中與風洞支桿連接。

所述的可拆卸彈性元件采用鋼或鈹青銅制成。

所述的彈性鉸機構中呈180°的兩個固定彈性元件(43)上各粘貼四個電阻應變片。

本發明與現有技術相比有益效果為：

(1)本發明采用兩端為圓柱體、中間四根固定彈性元件的鏤空型彈性鉸機構可精確測量試件的滾轉運動(精確到1/60度)，同時可使試件的軸向力卸載，極大地提高了滾動軸承系統的止推效能；

(2)本發明彈性鉸機構還布置有與每個固定彈性元件呈45°方向的可拆卸彈性元件，改變可拆卸彈性元件的材料和厚度，從而調節試驗裝置的固有頻率，使試驗適用于和更廣的飛行范圍；

(3)本發明采用特殊結構的滾動軸承系統，不僅能牢固地固定試件，同時使垂直于軸線方向的另外兩個自由度的載荷卸載；

(4)本發明試驗裝置機構結構簡單，通過試件和風洞支桿或類支桿機構與風洞固連，有效傳輸了試驗裝置的自由振蕩信號；

(5)本發明采用緊固件使類支桿機構與滾轉軸承系統外壁、彈性鉸機構和試件內壁緊密結合，從而消除間隙對試驗結果的影響。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明彈性鉸機構結構示意圖；

圖3為圖2沿軸旋轉45°的結構示意圖；

圖4為圖2A-A剖視圖；

圖5為圖2B-B剖視圖；

圖6為圖5D-D剖視圖；

圖7為本發明可拆卸彈性元件主視圖；

圖8為本發明可拆卸彈性元件俯視圖；

圖9為本發明滾動軸承系統結構示意圖；

圖10為圖9A-A剖視圖；

圖11為本發明彈性鉸機構應變片布置示意圖；

圖12為本發明彈性鉸機構應變片連線示意圖。

具體實施方式

高超聲速滾轉自由振蕩試驗要求試驗裝置具有以下四個特點：

1、能夠使連接件，包括試件、類支桿機構、滾轉軸承、外層彈性鉸機構和風洞支桿之間間隙盡可能地小，間隙誤差不能影響試驗精度；

2、滾轉試驗裝置感受應變的部分必須有足夠的剛度，可以使俯仰和偏航方向的載荷卸載；

3、滾轉方向的感受到的動態氣動力應與天平系統的應變量成線性關系；

4、在滾轉方向，試驗裝置的機械阻尼要小于該方向上飛行器提供的氣動阻尼。