[發明專利]一種用于高超聲速風洞滾轉動態試驗的測量裝置

有效

• 申請號: 201310306914.6
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103389198A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 高清;付天厚;李潛
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種用于高超聲速風洞滾轉動態試驗的測量裝置。

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。

后來雖然出現了可用于高超聲速的滾轉振動動態天平，但是為了抵抗高超聲速流場中較大的氣動沖擊載荷，天平梁通常設計得比較厚，使得試件天平系統的運動頻率較大，不能滿足高超聲速試件低運動頻率模擬的需要。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，采用直線軸承和彈性鉸鏈組合的方式，直線軸承用于限制試件沿徑向的運動和氣動載荷，使試件僅產生沿軸向的滾轉運動，同時滾珠可以沿軸向小位移運動，該運動可以更好地抵抗軸向載荷，彈性鉸鏈，結構形式類似于目前動態試驗中使用的滾轉天平，可以測量試件運動過程中滾轉角的微小變化，由于直線軸承抵抗了大部分的軸向和徑向的氣動載荷，彈性鉸的固定梁可以設計得比較薄，有利于降低試件和測量裝置系統的運動頻率，更好地滿足高超聲速試件低運動頻率的要求。

本發明的獨特之處在于兩個方面：一是，首次將直線軸承和彈性鉸鏈系統結合用于動態滾轉試驗，這一設計綜合了兩者的優點，最大程度克服了滾轉試驗中（尤其是高超聲速試驗中，因為在高超聲速，滾轉方向的阻尼遠小于另外兩個方向）的俯仰和偏航方向的干擾；二是，本發明裝置，可以通過調節彈性鉸鏈外圍活動應變梁的數量和厚度等，來改變試驗的減縮頻率，從而適用于更廣闊范圍的飛行條件的模擬。同時該裝置可以重復多次使用。

本發明的技術解決方案：

一種用于高超聲速風洞滾轉動態試驗的測量裝置，包括彈性鉸鏈、直線軸承內軸、滾轉直線軸承、擋圈、墊片、固定裝置和應變片；

滾轉直線軸承套在直線軸承內軸上，彈性鉸鏈將滾轉直線軸承和直線軸承內軸均套在彈性鉸鏈之中，彈性鉸鏈的外側連接試件，內側與直線軸承內軸和滾轉直線軸承的外圈固定連接，直線軸承內軸為固定姿態的中空軸，信號引線置于該中空軸之中，連接到彈性鉸鏈的應變片上，擋圈將滾轉直線軸承軸向限位。

墊片套在直線軸承內軸上且固定裝置將墊片與直線軸承內軸的相對位置固定，墊片的外緣置于彈性鉸鏈內側的限位槽中，用于限制試件的滾轉角度。

所述固定裝置為螺母。

所述彈性鉸鏈包括四個固定應變梁和四個活動應變梁，所述應變片貼在所述固定應變梁上。

通過改變所述活動應變梁的厚度調整所述用于高超聲速風洞滾轉動態試驗的測量裝置的滾動運動頻率。

本發明的優點在于：

1.本發明試驗裝置機構結構簡單，采用直線軸承和彈性鉸鏈組合的方式，直線軸承用于限制試件沿徑向的運動和氣動載荷，使試件僅產生沿軸向的滾轉運動，同時滾珠可以沿軸向小位移運動，該運動可以更好地抵抗軸向載荷，彈性鉸鏈，結構形式類似于目前動態試驗中使用的滾轉天平，可精確測量試件的滾轉運動（精確到1/60度），又由于直線軸承抵抗了大部分的軸向和徑向的氣動載荷，彈性鉸的固定梁可以設計得比較薄，有利于降低試件和測量裝置系統的運動頻率，更好地滿足高超聲速試件低運動頻率的要求。

2.外層除固定的應變梁外，在與每個固定應變梁45°方向，布置活動應變梁。活動應變梁材料和厚度可以改變，從而可以調節試件的固有頻率，使試驗適用于和更廣的飛行范圍。

3.本發明的試驗機構與試件相連，可以有效傳輸試驗系統的自由振蕩信號，間隙對試驗結果的影響可忽略。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

具體實施方式

如圖1所示，本發明提供了一種用于高超聲速風洞滾轉動態試驗的測量裝置，包括彈性鉸鏈2、直線軸承內軸3、滾轉直線軸承4、擋圈5、墊片6、固定裝置7和應變片8；固定裝置為螺母。

滾轉直線軸承4套在直線軸承內軸3上，彈性鉸鏈2將滾轉直線軸承4和直線軸承內軸3均套在彈性鉸鏈2之中，彈性鉸鏈2的外側連接試件1，內側與直線軸承內軸3和滾轉直線軸承4的外圈固定連接，直線軸承內軸3為固定姿態的中空軸，信號引線置于該中空軸之中，連接到彈性鉸鏈2的應變片上，擋圈5將滾轉直線軸承4軸向限位。

彈性鉸鏈2的作用是可精確測量時間的滾轉運動（精確到1/60度），直線軸承4可使試件的徑向力和軸向力卸載，消除這兩個方向對滾轉方向的干擾，從而可獲取更高精度的滾轉氣動阻尼的試驗結果。