[發明專利]一種適應于復雜外形飛行器變質心的高效配平方法

有效

• 申請號: 201711225114.6
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108146653B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 常園園;王愷;范春懿;陳敏;李維學;王少華;袁江波;薛鵬飛;汪雷;王美利;任晶志;雷凈;王雅君;趙洪
• 申請（專利權）人: 北京臨近空間飛行器系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本發明公開了一種適應于復雜外形飛行器變質心的高效配平方法，在飛行器狹小空間內，且總質量不變的情況下，實現飛行器在不同飛行剖面下質心系數大范圍調整的三向配平設計，從而緩解舵系統承載能力差的問題；由于配重塊安裝接口一致，因此配重可進行位置互換，也可根據配重安裝位置空間情況進行獨特外型面配重設計；充分利用配重接口可互換，配重質心分布于象限上，配重接口沿軸向可大范圍調節，可實現飛行器在質量不變的情況下變質心的高效調節及配平。

技術領域

本發明涉及一種適應于復雜外形飛行器變質心的高效配平方法，屬于復雜外形飛行器相關設計技術領域。

背景技術

某研究性飛行器為小尺寸面對稱復雜外形飛行器，根據不同試驗目的需要在不同氣動剖面下飛行，由于伺服舵機抗彎能力較弱，為減少空氣舵真實攻角，進一步減少空氣舵彎矩，飛行器質心需根據不同發次飛行試驗的飛行剖面進行調整。

飛行器為小尺寸復雜外形，內部空間狹小，而有效裝填載荷較大，且根據總體要求需實現不同飛行試驗飛行器總質量不變。現有飛行器配平技術多限于在飛行器質心系數一定的情況下，進行X、Y、Z三向配平。

傳統飛行器質心系數為一個確定的數值，軸向質心配平設計時，一般在軸向盡量靠前處設計一處質心調整塊安裝接口，通過質心調整塊質量的變化，實現驗證器質心系數的調整，但是由于受到空間限制，質心調整塊安裝的重量有限，因此可調節的質心系數有限，無法實現飛行器在不同飛行剖面下質心大范圍調整，因此無法解決現在伺服舵機承載能力差的問題。

因此，在質量不變、空間狹小、有效載荷大等多約束條件下，設計一種可適應于變質心系數要求的飛行器三向高效配平方法顯得尤為重要。

發明內容

本發明的技術解決問題：為克服現有技術的不足，提供一種適應于復雜外形飛行器變質心的高效配平方法，在全飛行器總質量不變的情況下，實現飛行器在不同飛行剖面下質心系數大范圍調整的三向配平，從而緩解舵系統承載能力差的問題。

本發明的技術解決方案：

一種適應于復雜外形飛行器變質心的高效配平方法，飛行器包括頭艙、設備艙及伺服艙，

具體步驟如下：

(1)對飛行器進行象限劃分及坐標確定：

飛行器穩定飛行時對著射向的母線稱為I基準線，從飛行器頭錐沿彈體縱軸向后看，以I基準線作起點，沿逆時針方向依次相距90°、180°、270°的母線分別稱為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ基準線；

飛行器幾何坐標系OXYZ：以飛行器端頭頂點為坐標系的原點O，OX軸位于飛行器縱向對稱平面內，垂直于后端面指向飛行器后端為正；OY軸位于飛行器縱向對稱面內，垂直于OX軸由Ⅰ象限線指向Ⅲ象限線為正；OZ軸與OX、OY軸構成右手坐標系。

(2)確定飛行器操作口蓋位置：根據總裝操作、對接流程以及配重安裝需求，在設備艙前端Ⅱ、Ⅳ象限以及伺服艙Ⅰ～Ⅳ象限設置操作口蓋；

(3)設計飛行器操作口蓋：操作口蓋外形與飛行器外形相匹配，在每個操作口蓋上設置加強筋，根據設備艙口蓋的周向長度，在設備艙操作口蓋上設置2～3條橫向加強筋；在每個操作口蓋的加強筋上按照一定間距設計配重塊安裝接口，根據操作口蓋的軸向長度，在操作口蓋的加強筋上設置2～8組配重塊安裝接口；

(4)確定配重安裝位置：配重材料選擇密度為16～17.5g/cm³的鎢滲銅，配重安裝位置軸向可調節，根據飛行器配平前的質量M以及X、Y、Z向質心位置，在不小于340mm的飛行器質心調節范圍內，確保飛行器質量不變的前提下調整配重塊安裝位置，實現飛行器在不同飛行剖面下質心系數大范圍調整的三向配平。

還包括步驟5，對配平后的飛行器質量及X、Y、Z向質心位置進行測量，如測量結果沒有滿足設計要求，則重回步驟4，直至滿足要求。