[發明專利]一種測量舵面傳動機構剛度的試驗方法

有效

• 申請號: 202011196648.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112525528B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 郭愛民;彭波;肖凱;宋春雨;劉維瑋;賈磊;尹進;石小亮;蘇玲;陳譽仁;劉賽;張鑫橋;姚宇地;吳迪;崔占東
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01M13/025
• 分類號: G01M13/025;B64F5/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

一種測量舵面傳動機構剛度的試驗方法，屬于強度設計技術領域。該方法分為兩個步驟：第一步根據舵面傳動機構尺寸，考慮連接件柔度，給出舵面傳動機構柔度的預示方法；第二步，設計測量舵面傳動機構的試驗裝置，測量舵面傳動機構的柔度和剛度。該方法可在飛行器靜力試驗中搭載完成，節省試驗設備開支。

技術領域

本發明涉及一種測量舵面傳動機構剛度的試驗方法，屬于強度設計技術領域。

背景技術

舵面傳動機構是連接飛行器舵面與伺服作動器的機械傳動裝置。新型飛行器對舵面傳動機構提出了輕質、高剛度、長時工作的要求。舵面傳動機構的剛度直接影響舵系統的傳動和控制精度，是舵面傳動機構的最重要指標之一。其中，舵面傳動機構的靜剛度是舵面傳動機構在工作靜態載荷下抵抗變形的能力，常用舵面傳動機構的線剛度和扭轉剛度表征。飛行器舵面傳動機構剛度的精確測量有重要意義。目前測量舵面傳動機構靜剛度的常用方法要設計專門的試驗臺，在舵軸端約束，通過作動器施加力，測量作動器的伸長量，從而得到舵面傳動機構的線剛度。該方法一方面需要專門的試驗臺和舵機，費用較高；另一方面，由于支撐為剛性約束，不能真實反映傳動機構的基礎剛度，因而無法得到舵面傳動機構和艙體的組合剛度。彭波、郭愛民等的專利《一種飛行器空氣舵性能評價系統及方法》提出了一種測試舵面傳動機構性能的方法，該方法能對舵面傳動機構的剛度進行測試，是傳統測試舵面傳動機構剛度方法的典型代表之一。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種測量舵面傳動機構剛度的試驗方法，通過空氣舵傳動機構理論分析、仿真分析和試驗測試相結合獲得飛行器空氣舵傳動機構線柔度和扭轉柔度，為高動態和高可靠性飛行器空氣舵及其傳動裝置的設計和優化提供全面、經濟的剛度參數。

本發明的技術解決方案是：一種測量舵面傳動機構剛度的試驗方法，包括如下步驟：

根據舵面傳動機構尺寸和連接件關系，對舵面傳動機構柔度進行預示，獲取其預示值，根據預示值得到舵軸的角位移最大值，根據角位移最大值選取角位移傳感器；

組裝測量舵面傳動機構的試驗裝置，將選取的角位移傳感器安裝在試驗裝置舵軸工裝件上，使用試驗裝置測得舵軸工裝件角位移，進而換算為舵面傳動機構的扭轉剛度和線剛度。

進一步地，所述對舵面傳動機構柔度進行預示包括如下步驟：

根據舵面傳動機構的銷子和被連接件的材料屬性和尺寸計算銷連接柔度；

根據舵面傳動機構的鍵和被連接件的材料屬性和尺寸計算鍵連接柔度；

根據搖臂的材料屬性和尺寸計算搖臂柔度；

根據作動器支座的材料屬性和尺寸計算作動器支座柔度；

對試驗裝置作動器假件進行柔度測試，獲得作動器假件柔度；

根據銷連接柔度、鍵連接柔度、搖臂柔度、作動器支座柔度和作動器假件柔度獲得舵面傳動機構和舵面假件的組合柔度，完成預示。

進一步地，所述銷連接柔度為其中，f_b為銷副剪切方向的柔度，單位為mm/N；t₁為第一被連接件耳片厚度；若為雙耳，則取2個耳片厚度的和，單位為mm：t₂為第二被連接件耳片厚度；若為雙耳，則取2個耳片厚度的和，單位為mm；l_b為銷子的夾持長度；E_b為銷子的彈性模量，單位為MPa；d為銷子的直徑，單位為mm；E₁為第一被連接件的彈性模量，單位為MPa；E₂為第二被連接件的彈性模量，單位為MPa。