[實用新型]一種風洞天平姿態控制裝置

有效

• 申請號: 201920665027.0
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN210154775U
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 劉施然;張磊樂;趙榮娟;黃軍;呂治國
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

本實用新型涉及風洞天平校準技術領域，具體公開了一種風洞天平姿態控制裝置。一種風洞天平姿態控制裝置，該裝置包括底座、俯仰機構以及滾轉機構，其中，在俯仰機構中間一體化設置有滾轉機構，俯仰機構兩端通過旋轉軸設置在底座上，使俯仰機構及滾轉機構同步沿著旋轉軸運動一定角度；所述的滾轉機構可以在垂直于俯仰機構旋轉軸線的方向上旋轉一定角度。該裝置采用雙扇葉結構俯仰機構，以及滾轉機構位于俯仰機構內部的一體式布局，極大的增強了風洞天平姿態控制裝置的法向剛度，使其不僅能夠應用于箔式應變計風洞天平，半導體應變計風洞天平，也能應用于壓電風洞天平；同時，俯仰機構重心始終靠近驅動端，保證俯仰運動平穩均勻。

技術領域

本發明屬于風洞天平校準技術領域，具體涉及一種風洞天平姿態控制裝置。

背景技術

風洞天平校準是風洞天平應用的主要環節之一，其目的是通過風洞天平校準得到風洞天平輸入輸出之間的關系矩陣。在風洞天平實際使用時，通過校準得到的風洞天平輸入輸出之間的關系矩陣、風洞天平輸出，才能反算得到風洞天平的輸入，即有效的氣動力載荷。風洞天平的校準過程是一個模擬風洞天平使用狀態的過程，風洞天平校準時，校準設備給風洞天平施加精確的設計載荷，通過數據采集儀器采集得到風洞天平的輸出，從而進行風洞天平輸入輸出關系矩陣的計算。風洞天平的校準設備有諸多種類，不同的種類各具優勢，其中單矢量多元校準設備由于具有設備結構及控制簡單、可靠性高、研制成本低等特點，被我部采用。單矢量多元校準設備通過改變風洞天平與砝碼載荷的相對位置，實現設計載荷在風洞天平上的加載。由于砝碼載荷是砝碼質量所產生的重力，其方向始終保持鉛垂不變，單矢量多元校準設備通過改變風洞天平俯仰角度、滾轉角度，從而實現砝碼載荷向風洞天平軸向力、法向力、側向力的分解，同時，通過改變砝碼載荷作用點與風洞天平校準中心的相對距離，實現風洞天平俯仰力矩、偏航力矩、滾轉力矩的施加。改變風洞天平姿態是單矢量多元校準設備的主要功能，其結構形式主要包括多軸聯動型、轉臺型等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風洞天平姿態控制裝置，解決在較大剛度條件下，改變并控制風洞天平俯仰角度、滾轉角度，使得砝碼載荷在風洞天平軸向力、法向力和側向力方向上精確分解，實現風洞天平的校準。

本發明的技術方案如下：一種風洞天平姿態控制裝置，該裝置包括底座、俯仰機構以及滾轉機構，其中，在俯仰機構中間一體化設置有滾轉機構，俯仰機構兩端通過旋轉軸設置在底座上，俯仰仰機構及滾轉機構同步沿著旋轉軸運動一定角度；所述的滾轉機構可以在垂直于俯仰機構旋轉軸線的方向上旋轉一定角度。

所述的俯仰機構為雙扇葉結構，并在所述的雙扇葉之間設置有滾轉機構并形成整體結構；所述的俯仰機構中雙扇葉的中心端通過旋轉軸承固定在底座上端面的兩個支撐臂上，使仰機構和滾轉機構沿著雙扇葉的中心軸轉動。

所述的雙扇葉的圓弧端面上設有高精度的弧形齒條，其與設在底座上的驅動齒輪匹配嚙合；所述的驅動齒輪通過聯軸器與伺服電機A相連接，通過聯軸器及驅動齒輪同步驅動俯仰機構中的雙扇葉同步運動。

所述的底座上設有俯仰鎖緊機構，所述的俯仰鎖緊機構設置在俯仰機構雙扇葉的兩側，所述的俯仰鎖緊機構通過液壓和彈簧，實現對雙扇葉結構的均勻夾緊。

所述的滾轉機構包括中空蝸桿及伺服電機B，其中，中空蝸桿設置在雙扇葉結構之間的滾轉機構殼體上，并利用伺服電機B驅動中空蝸桿旋轉；所述的伺服電機B中設有編碼器，可以測量獲得中空蝸桿的旋轉角度。

所述的滾轉機構還包括滾轉鎖緊機構，所述的滾轉鎖緊機構設置在底座上，其為環形結構，并套在中空蝸桿上，并利用液壓和彈簧，實現對中空蝸桿的抱閘及松開；所述的滾轉鎖緊機構的軸線與中空蝸桿的軸線重合。

所述的滾轉機構中的中空蝸桿前端或后端均可設置風洞天平，所述的風洞天平通過風洞天平安裝座安裝在中空蝸桿的前端或后端，其中，較短的風洞天平可設置在中空蝸桿的前端，長度較長的風洞天平穿過中空蝸桿后安裝在其后端。