[發明專利]一種多自由度的亞跨超聲速風洞大攻角機構

有效

• 申請號: 201611241219.6
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106840584B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 袁雄;楊輝;李世強
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 龐靜

一種多自由度的亞跨超聲速風洞大攻角機構，框架為整個機構的安裝基礎；所述的前臂組件和后臂組件組成結構相同，均包括伺服電機、齒輪副、滾珠絲杠、滾動導軌及相應的臂；滾動導軌的滑塊固連在框架上，前臂、后臂分別與其對應組件中的滾動導軌固連，伺服電機、齒輪副、滾珠絲杠和滾動導軌形成的直線運動機構帶動前后臂上下運動，前臂的下端通過鉸鏈軸與模型支桿座連接，后臂的下端與小臂一端鉸接，小臂的另一端與模型支桿座鉸接；試驗時，根據待試驗攻角，控制兩臺伺服電機分別轉動帶動前臂和后臂上下運動，當前臂和后臂的上下運動速度一致時，實現模型支桿的平動，兩臺位置傳感器分別用于敏感前臂、后臂的位移，將敏感的位移輸出至外部，外部根據位移結合待試驗攻角實現對伺服電機的閉環控制。

技術領域

本發明涉及亞跨超風洞的試驗裝置領域，主要是一種多自由度的風洞大攻角機構。

背景技術

超機動性、超敏捷性是第四代飛行器的重要戰術性能指標，良好的大攻角氣動性能是第四代飛行器獲得超機動性、超敏捷性的基本條件，而風洞試驗是研究飛行器大攻角氣動性能的重要手段，風洞大攻角試驗技術是一項關鍵的風洞特種試驗技術。另外，現代風洞朝著具有更強的試驗能力、更高的生產效率及更低的運行費用方向發展，往往要求在一次吹風過程中盡可能多地模擬模型試驗狀態，如模型的俯仰、偏航、滾轉、橫向平移、縱向平移等姿態和動作，這些動作必須依靠等各種類型的機構配合控制方案實現。

風洞試驗要求模型支撐機構的姿態位置準確并且具有足夠的剛度和強度、小的阻塞比和較低的流場干擾性能，由于尾支撐結構簡單、通用性好、流場干擾小，因而在各個風洞中應用最為廣泛。尾支撐的一般結構是將內式應變天平安裝在模型腔內，通過支桿與風洞的支架系統連接。采用尾支撐的風洞支架系統常見的有彎刀支架、多連桿支架、側窗支架、關節式支架等形式，各種支架適用于不同的試驗場合，具有不同的特點及優勢，這幾種支架的基本設計思路是以實現模型攻角為主要目標，在此基礎上疊加攻角預置功能、側滑角功能、滾轉角功能，來實現風洞試驗所需要的各種模型姿態。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種多自由度的亞跨超聲速風洞大攻角機構。

本發明的技術解決方案是：一種多自由度的亞跨超聲速風洞大攻角機構，包括前臂組件、后臂組件、框架、位置傳感器；框架為整個機構的安裝基礎；所述的前臂組件和后臂組件組成結構相同，均包括伺服電機、齒輪副、滾珠絲杠、滾動導軌及相應的臂；滾動導軌的滑塊固連在框架上，前臂、后臂分別與其對應組件中的滾動導軌固連，伺服電機、齒輪副、滾珠絲杠和滾動導軌形成的直線運動機構帶動前后臂上下運動，前臂的下端通過鉸鏈軸與模型支桿座連接，后臂的下端與小臂一端鉸接，小臂的另一端與模型支桿座鉸接；試驗時，根據待試驗攻角，控制兩臺伺服電機分別轉動帶動前臂和后臂上下運動，當前臂和后臂的上下運動速度一致時，實現模型支桿的平動，兩臺位置傳感器分別用于敏感前臂、后臂的位移，將敏感的位移輸出至外部，外部根據位移結合待試驗攻角實現對伺服電機的閉環控制。

還包括安裝在框架上的限位開關，通過上下兩個不同位置的限位開關，防止前臂、后臂撞擊風洞上壁板和下壁板。

前臂位于迎風面，后臂組件中的滾動導軌長度大于前臂組件中的滾動導軌長度。

還包括連接導軌，連接導軌的軌道與前臂連接，連接導軌的滑塊與后臂連接。

所述的位置傳感器采用電位計。

所述的限位開關采用非接觸式的霍爾式電磁開關元件。

還包括安裝在模型支桿座上的滾轉臂組件，滾轉臂組件帶動模型支桿進行轉動，利用機構的攻角、滾轉角的位置耦合，得到安裝在模型支桿前端模型的攻角、側滑角姿態。

所述的滾轉臂組件包括滾轉接頭、齒輪副Ⅰ、伺服電機Ⅰ、滾針軸承、引線保護管、模型支桿座、轉軸；伺服電機Ⅰ的轉動通過齒輪副Ⅰ傳遞至滾轉接頭使其轉動；滾轉接頭尾部插在模型支桿座內部空腔內，通過滾針軸承約束，前端與模型支桿連接。