[實用新型]一種風洞試驗模型的俯仰轉動慣量地面模擬裝置

有效

• 申請號: 201720532973.9
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN206847899U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 張石玉;付增良;高清
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/04;G01M1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本實用新型涉及一種俯仰轉動慣量地面模擬裝置。

背景技術

現代先進布局飛機和導彈外形趨于復雜化，要求可用飛行攻角范圍更寬、機動性能更高。新型飛行器的研制需要更加精確可靠的俯仰/偏航動導數作為支撐。飛行器的俯仰/偏航動導數是飛行器動穩定性分析及飛行品質評估、飛行彈道仿真、控制系統設計所需的重要參數，獲取動導數數據的主要手段有理論計算、飛行試驗和風洞試驗等。其中動導數風洞試驗以試驗精度較高、試驗狀態與飛行試驗相似、試驗現象可復現等諸多原因，成為當前獲得動導數的主要技術手段。當采用自由振動法進行俯仰或偏航動導數風洞試驗時，天平一端與模型通過錐形面固連，天平另一端與外部支撐設備固連，通過天平形變梁上的應變片測出模型在系統機械阻尼、氣動阻尼和天平剛度作用下的俯仰角/偏航角曲線，經過數據處理后獲得俯仰/偏航動導數。

在自由振動動導數風洞試驗中，模型的轉動慣量對模型的振頻率和動導數測量結果有較大影響。模型轉動慣量過高將導致模型振動頻率過低，影響模型減縮頻率的相似性；同時導致系統機械阻尼過高，降低模型動導數的測量精度，因此急需在風洞試驗前預估模型轉動慣量的合理范圍。常規做法是參考以往試驗經驗確定模型轉動慣量，在模型加工完成后再測試轉動慣量是否滿足要求。該方法是一種后驗方法，設計的模型轉動慣量可能不在合理范圍；此外該方法的有效性受個人經驗影響顯著。如何建立一套結構簡單、安裝方便的試驗裝置，在試驗模型加工前預估其轉動慣量，是動導數風洞試驗亟待解決的問題之一。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本實用新型提出一種風洞試驗模型的俯仰轉動慣量地面模擬裝置，在地面上模擬模型在不同質量分布時的俯仰轉動慣量。

本實用新型所采用的技術方案是：一種風洞試驗模型的俯仰轉動慣量地面模擬裝置，包括套筒、標尺、砝碼和天平；砝碼分別安裝在套筒兩端，在套筒上沿套筒軸線滑動；標尺固定在套筒外側壁上，分別關于套筒中心橫截面對稱且一端與套筒端部平齊，用于測量砝碼相對于其所在套筒安裝端端面的軸向距離；天平安裝在套筒內部，一端與套筒內部支撐結構固定連接，另一端與外部支撐機構固連，中部應變梁表面粘貼用于測量天平形變量的應變片。

所述套筒為圓筒結構，內部支撐結構通過錐形配合面與天平一端配合固定，外部外表面兩端切削出用于安裝標尺的平臺。

所述砝碼包括緊固段和配重段；配重段為沿中心軸開有通孔的圓柱體結構；緊固段位于配重段一端端面，為沿配重段通孔端口邊緣的凸起圓環；緊固段軸向中部開有螺紋孔，螺紋孔相對緊固段軸線對稱。

所述砝碼與套筒同軸，兩者之間配合面為間隙配合，砝碼通過緊定螺釘與套筒間實現固定。

所述天平兩端分別為圓錐結構，通過“Z”字梁、應變梁連接兩端圓錐結構，“Z”字梁剛度大于應變梁。

所述應變梁有兩根，為桿狀結構，兩根應變梁關于天平兩個圓錐結構的軸線對稱。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：

(1)本實用新型采用套筒、標尺、砝碼、天平及支撐機構等組成，在地面試驗中通過套筒-砝碼裝置模擬風洞試驗模型在不同質量分布時的俯仰轉動慣量，通過天平數據采集系統采集套筒繞天平中心的振動角信號，并結合天平的標定系數獲得套筒的轉動慣量和其對應的模擬裝置振動頻率、機械阻尼；

(2)本實用新型的砝碼可沿套筒軸向滑動，并通過標尺定位，可定量改變模擬裝置的轉動慣量，能夠實現在底面環境下對不同質量分布時的轉動慣量的模擬，可靠性高；

(3)本實用新型結構簡單、安裝方便、能夠在地面試驗中精確模擬一系列俯仰轉動慣量的變化，為風洞試驗振動頻率和機械阻尼的預估提供有效的地面試驗手段，有明確的工程應用價值。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為本實用新型砝碼的結構示意圖；

圖3為本實用新型的結構剖視圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。

一種風洞試驗模型的俯仰轉動慣量地面模擬裝置，如圖1、圖3所示，包括套筒1、標尺2、砝碼3和天平4；