[發明專利]一種飛行器空氣舵性能評價方法

有效

• 申請號: 201611148723.1
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106844838B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 彭波;郭愛民;宋春雨;吳迪;肖凱;賈磊;劉維瑋;姚宇地;張曉帆;石小亮;張慶利;王濤;孔文秦;徐方舟;曾凡文
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種飛行器空氣舵性能評價方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟(1)、獲得空氣舵系統等效到舵機作動桿軸線上的線剛度K_la，表達式如下：

其中：K_l為傳動機構等效到舵機作動桿軸線上的線剛度；K_s為舵機本體等效到舵機作動桿軸線上的線剛度；K_base為空氣舵系統基礎剛度等效到舵機作動桿軸線上的線剛度；K_cont為傳動機構各零部件之間以及傳動機構和舵機連接處的接觸剛度等效到舵機作動桿軸線上的線剛度；

步驟(2)、根據線剛度K_la獲得空氣舵全舵偏角范圍內的動剛度f_r，表達式如下：

其中：J_r為空氣舵系統對舵軸軸線的轉動慣量，K_r為空氣舵系統等效到舵軸軸線的扭轉剛度，表達式如下：

K_r＝K_la·i_lo²

其中：i_lo為舵機作動桿伸長速度V_r和舵面轉動角速度ω_d之比；

步驟(3)、通過空氣舵傳動機構承載能力測試獲得空氣舵系統中要求位置的應力和應變值；

步驟(4)、通過空氣舵傳動機構傳遞函數測試獲得空氣舵系統中傳動機構的傳遞函數；

步驟(5)、通過空氣舵傳動機構摩擦性能測試獲得不同載荷下的空氣舵舵軸支撐軸承的摩擦力和傳動機構的綜合摩擦力。

2.根據權利要求1所述的一種飛行器空氣舵性能評價方法，其特征在于：所述步驟(1)中傳動機構等效到舵機作動桿軸線上的線剛度K_l通過如下公式得到：

式中，Ly為傳動機構搖臂長度；E_y為傳動機構搖臂材料彈性模量；I_ey為傳動機構搖臂等效慣性矩；Lz為舵機支座高度；γ_z為舵機支座結構對稱面和舵機作動桿軸線的夾角；E_Z為舵機支座彈性模量；I_ez為舵機支座等效慣性矩；θ為傳動機構搖臂和舵機作動桿軸線的夾角；La為舵軸有效長度；G_a為舵軸材料剪切模量，其值為G_a＝E_a/2(1+ν_a)，其中E_a為舵軸材料彈性模量，ν_a為舵軸材料泊松比；I_a為舵軸截面極慣性矩。

3.根據權利要求1所述的一種飛行器空氣舵性能評價方法，其特征在于：所述步驟(1)中空氣舵系統基礎剛度等效到舵機作動桿軸線上的線剛度K_base通過如下公式得到：

式中，Lc為軸承支座高度；γ_c為軸承支座結構對稱面和舵機作動桿軸線的夾角；Lz為舵機支座高度；γ_z為舵機支座結構對稱面和舵機作動桿軸線的夾角；K_{c_base}為軸承支座的基礎剛度；K_{z_base}為舵機支座的基礎剛度。

4.根據權利要求3所述的一種飛行器空氣舵性能評價方法，其特征在于：所述軸承支座的基礎剛度K_{c_base}和舵機支座的基礎剛度K_{z_base}通過如下方法獲得：

步驟(1.1)、利用有限元軟件建立空氣舵系統有限元模型，并設置空氣舵系統中各個零部件的單元屬性；

步驟(1.2)、定義空氣舵傳動機構各連接處的約束方式和傳動關系，將空氣舵傳動機構軸承支座和舵機支座剛化，即將空氣舵傳動機構軸承支座和舵機支座材料的彈性模量賦予實際值的8～15倍，在空氣舵傳動機構軸承支座和舵機支座上施加舵機推力方向的單位力，得到所述支座在力作用點位置處的變形，等效成所述支座根部的彎矩和扭轉角，彎矩與扭轉角的比值即為支座的基礎剛度，即空氣舵傳動機構軸承支座的彎矩與扭轉角的比值為K_{c_base}，舵機支座的彎矩與扭轉角的比值為K_{z_base}。