[发明专利]一种用于高超声速风洞的小滚转力矩测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高超声速风洞的小滚转力矩测量装置，属于试验空气动力学领域。

背景技术

小不对称再入体滚转气动力测量试验要求测量装置具有以下特点：1、能够连接烧蚀后的模型和支杆；2、测量装置在俯仰方向和滚转方向上必须有足够的刚度；3、在滚转方向上，测量系统的机械阻尼要远远小于该方向上飞行器的滚转气动阻尼，在理论上为零。

国内的高超声速小滚转力矩测量技术发展比较滞后，取得一些成果的是中国空气动力研究与发展中心的小滚转力矩天平测量系统和中国航天空气动力技术研究院的气浮轴承测量系统，下面对其缺点进行简要概述：中国空气动力研究与发展中心的小滚转力矩天平测量系统虽然是测量滚转力矩最常规的手段，但同轴度偏差与角度偏差是使微量滚转力矩测量产生偏差的重要原因。气浮轴承测量系统由于采用自由滚转的运动方式，所以对于安装、加工中的一些不确定因素，例如质心偏置，气流偏角等等具有对消作用，这就使得本方法较天平测力等其它方法相比有较大鲁棒性。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种用于高超声速风洞的小滚转力矩测量装置，可以使装置系统的机械阻尼在理论上为零。

本发明的技术解决方案：

一种用于高超声速风洞的小滚转力矩测量装置，包括：弹头模型头部、弹头模型尾部、外套筒、外套筒挡圈、推力轴承挡圈、叶轮轮毂、涡轮叶片、叶片锁紧螺钉、激光头支架、模型端盖、支杆、传动轴、电机座、电机座端盖、步进电机、联轴器、光栅码盘、中套筒挡圈、中套筒、内套筒、锁紧螺母、连接环、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和推力轴承；

叶轮轮毂、涡轮叶片、光栅码盘及叶片锁紧螺钉组成涡轮，在支杆的前端依次安装上模型端盖、激光头支架、涡轮、推力轴承挡圈和推力轴承，激光头安装在激光头支架上，用于与光栅码盘配合测量涡轮的转速；

再依次将第一个第二深沟球轴承、内套筒和第二个第二深沟球轴承套装在支杆前端上，第二个第二深沟球轴承位于第一个第二深沟球轴承的前端，内套筒将第一个第二深沟球轴承顶住，第二个第二深沟球轴承将内套筒顶住，最后用锁紧螺母把所述第二个第二深沟球轴承固定在支杆上；

将中套筒套在内套筒外部，中套筒两段分别顶住所述第一个第二深沟球轴承和第二个第二深沟球轴承，外套筒套在中套筒的外部，外套筒的两端分别安装两个第一深沟球轴承，第二个第一深沟球轴承位于第一个第一深沟球轴承的前端，通过螺钉将外套筒挡圈固定在外套筒的后端，且外套筒挡圈与推力轴承接触，连接环套在支杆最前端，并通过螺钉将连接环和第二个第一深沟球轴承和第二个第二深沟球轴承固定在一起，

两个第一深沟球轴承、两个第二深沟球轴承、中套筒、内套筒、外套筒、外套筒挡圈、中套筒挡圈和连接环形成的整体固定在支杆上，并且该整体装在弹头模型尾部的空腔之内，叶轮轮毂、涡轮叶片、光栅码盘及叶片锁紧螺钉组成涡轮也与弹头模型尾部的空腔内壁接触，并通过销钉固定，通过螺钉将模型端盖与弹头模型尾部固定，使弹头模型尾部的内腔形成封闭空间，弹头模型头部与弹头模型尾部的前端固定连接，构成整体弹头模型；

步进电机通过联轴器与传动轴连接从而输出动力，支杆为管状，传动轴穿过支杆内部，顶到连接环上；步进电机装在电机座内部，电机座端盖将步进电机封闭在电机座之中，

还包括内挡圈、外挡圈、支架、外壳和第三深沟球轴承，第三深沟球轴承套在传动轴靠近联轴器的一端，第三深沟球轴承的内圈通过内挡圈固定，第三深沟球轴承的外圈通过外挡圈固定，第三深沟球轴承、内挡圈和外挡图形成的整体通过支架固定在外壳上，用以稳定传动轴。

支杆的外壁上挖有凹槽，用于将高压气体管路输送到涡轮，令涡轮转动从而带动整体弹头模型转动。

激光头与光栅码盘之间的距离为1～2mm。

本发明相对于现有技术带来的有益效果为：

1.现有气浮轴承测量系统对加工精度要求较高，且轴承系统容易产生锈蚀，进而影响测量数据的精度，甚至使系统不能运转；而本发明测量系统的稳定性好，即使个别零部件产生锈蚀，由于步进电机的驱动作用，也能很好地克服锈蚀产生的影响。

2.本发明装置不同于气浮轴承测量系统和小滚转力矩天平测量系统，它的机械阻尼在理论上为零，可以更精确地测量小不对称再入体的气动阻尼，这是以上两种测量系统都无法达到的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明弹头模型部分结构示意图；

图3为本发明中驱动部分结构示意图；

具体实施方式：