[發(fā)明專(zhuān)利]一種飛行器空氣舵性能評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611148723.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106844838B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭波;郭愛(ài)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(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明涉及一種飛行器空氣舵性能評(píng)價(jià)方法，該方法包括空氣舵系統(tǒng)靜剛度、動(dòng)剛度(扭振頻率)解析表達(dá)式建立，空氣舵系統(tǒng)有限元模型建立和空氣舵系統(tǒng)基礎(chǔ)剛度、部件的應(yīng)力應(yīng)變、變形等性能分析，空氣舵性能試驗(yàn)方法制定，空氣舵試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)空氣舵性能理論分析、仿真分析和試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合獲得飛行器空氣舵承載性能、靜剛度和動(dòng)剛度、傳遞函數(shù)及和摩擦性能，為優(yōu)化設(shè)計(jì)飛行器空氣舵、綜合評(píng)價(jià)空氣舵性能提供全面的評(píng)價(jià)參數(shù)和可靠方便的評(píng)價(jià)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛行器空氣舵性能評(píng)價(jià)方法，屬于機(jī)構(gòu)系統(tǒng)性能分析及測(cè)試領(lǐng)域。

背景技術(shù)

飛行器空氣舵通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)身結(jié)構(gòu)連接，空氣舵通過(guò)在一定角度范圍內(nèi)偏擺達(dá)到調(diào)整飛行器姿態(tài)的目的?？諝舛嫦到y(tǒng)的性能是多種因素綜合作用的結(jié)果，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零部件的配置方式、舵面本體的模態(tài)及剛度特性、零部件之間的配合方式、載荷工況和環(huán)境工況條件等都影響空氣舵性能的平穩(wěn)性、偏擺精度、傳遞函數(shù)特性等。剛度是飛行器空氣舵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一要素，在設(shè)計(jì)階段通過(guò)便捷的方法估算剛度并開(kāi)展優(yōu)化可以提高設(shè)計(jì)效率。傳統(tǒng)空氣舵性能評(píng)價(jià)方法比較單一，理論分析采用的假設(shè)條件偏理想化，難以真實(shí)反映各項(xiàng)性能指標(biāo)；仿真分析的方法和結(jié)果需配合試驗(yàn)驗(yàn)證；空氣舵在多種運(yùn)行工況下的性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)方案與試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)不能緊密結(jié)合，造成試驗(yàn)裝置功能單一，不能進(jìn)行全面的考核試驗(yàn)。建立一種結(jié)果可靠又方便應(yīng)用的飛行器空氣舵性能評(píng)價(jià)方法是提升空氣舵系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種飛行器空氣舵性能評(píng)價(jià)方法，該方法通過(guò)空氣舵性能理論分析、仿真分析和試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合獲得飛行器空氣舵承載性能、靜剛度和動(dòng)剛度、傳遞函數(shù)及和摩擦性能，為高動(dòng)態(tài)和高可靠性飛行器空氣舵及其傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供全面、經(jīng)濟(jì)的評(píng)價(jià)參數(shù)。

本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種飛行器空氣舵性能評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：

步驟(1)、獲得空氣舵系統(tǒng)等效到舵機(jī)作動(dòng)桿軸線上的線剛度K_la，表達(dá)式如下：

其中：K_l為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等效到舵機(jī)作動(dòng)桿軸線上的線剛度；K_s為舵機(jī)本體等效到舵機(jī)作動(dòng)桿軸線上的線剛度；K_base為空氣舵系統(tǒng)基礎(chǔ)剛度等效到舵機(jī)作動(dòng)桿軸線上的線剛度；K_cont為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各零部件之間以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和舵機(jī)連接處的接觸剛度等效到舵機(jī)作動(dòng)桿軸線上的線剛度；

步驟(2)、根據(jù)線剛度K_la獲得空氣舵全舵偏角范圍內(nèi)的動(dòng)剛度f(wàn)_r，表達(dá)式如下：

其中：J_r為空氣舵系統(tǒng)對(duì)舵軸軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，K_r為空氣舵系統(tǒng)等效到舵軸軸線的扭轉(zhuǎn)剛度，表達(dá)式如下：

K_r＝K_la·i_lo²

其中：i_lo為舵機(jī)作動(dòng)桿伸長(zhǎng)速度V_r和舵面轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω_d之比；

步驟(3)、通過(guò)空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)承載能力測(cè)試獲得空氣舵系統(tǒng)中要求位置的應(yīng)力和應(yīng)變值；

步驟(4)、通過(guò)空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)測(cè)試獲得空氣舵系統(tǒng)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)；

步驟(5)、通過(guò)空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)摩擦性能測(cè)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(dòng)機(jī)構(gòu)的綜合摩擦力。

在上述飛行器空氣舵性能評(píng)價(jià)方法中，所述步驟(1)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等效到舵機(jī)作動(dòng)桿軸線上的線剛度K_l通過(guò)如下公式得到：