[实用新型]一种旋翼动态试验装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及航空试验平台领域，具体是一种旋翼动态试验装置。

背景技术

直升机旋翼桨叶的工作环境远比固定翼飞机机翼的工作环境复杂，尤其在动态机动飞行中，直升机的非定常运动导致旋翼尾涡响应滞后、几何形状产生复杂的动态畸变，改变桨盘入流分布特征，并且对旋翼附加由于机体运动所导致的惯性耦合，此时旋翼的非定常气动环境将发生显著变化，并导致旋翼产生比定常飞行状态更加复杂的动态特性，进一步增加了旋翼的气动和动力学分析难度。

针对直升机旋翼在动态机动飞行时的理论研究需要以实验验证作为检验,目前常规的直升机旋翼试验台主要用于开展悬停模拟试验,以及在风洞中模拟风速不变情况下的定常飞行吹风模拟试验，对于动态模拟试验能力存在不足，不具备变速运动试验模拟能力。

利用液压作动器设计的飞行模拟平台可以模拟直升机机体的三方向转动自由度运动，但由于液压作动行程的限制，并且各方向的运动存在非线性耦合，利用常规的飞行模拟平台对直线运动模拟时行程比较小，解耦困难，对姿态运动控制的难度比较高，运动模拟能力有限，为实现较大行程的运动模拟，试验设备体积也会比较大。

在开展直升机旋翼的动态机动模拟实验时，从单一自由度的运动模拟、若干个运动自由度的耦合模拟、直至空间六自由度运动的耦合模拟均具有需求，对于运动的控制精度需求和各自由度运动的解耦要求比较高，由于缺乏可以开展模拟直升机在空中运动对旋翼影响模拟研究的试验设备，需要借助真机开展试飞试验，提高了研究成本和风险，限制了开展基于高精度的旋翼非定常气动、飞行力学和多体动力学等先进理论方法的验证研究。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种具有独立的滚转，俯仰，偏航，升降，前后平移及侧移六个自由度的运动模拟能力, 在控制系统的操纵下，可以实现机体复杂运动的模拟的旋翼动态试验装置,用于开展机体动态机动对旋翼影响的试验研究。

本实用新型包括模型旋翼系统、俯仰运动模拟机构、滚转运动模拟机构、航向转动模拟机构、xyz轴平移装置和实验附属装置；

所述的航向转动模拟机构包括航向回转力臂和航向转动伺服电机，航向回转力臂通过航向转动伺服电机与xyz轴平移装置连接，航向回转力臂在航向转动伺服电机带动下绕z轴转动；

所述的滚转运动模拟机构包括相连的滚转伺服电机和滚转回转力臂，滚转伺服电机与航向回转力臂连接，滚转回转力臂在滚转伺服电机带动下自转；

所述的模型旋翼系统安装于滚转回转力臂上，包括模型旋翼、旋翼伺服电机，模型旋翼在旋翼伺服电机带动下转动；模型旋翼系统上装有实验附属装置；

所述的俯仰运动模拟机构安装于模型旋翼系统和滚转运动模拟机构之间，包括依次连接的俯仰伺服电机、俯仰液压缸及其顶杆和俯仰回转力臂，其中，俯仰伺服电机与滚转回转力臂连接，俯仰回转力臂与模型旋翼系统连接，俯仰伺服电机通过俯仰液压缸及其顶杆驱动俯仰回转力臂，实现模型旋翼系统作俯仰运动；

进一步改进，所述的航向回转力臂中开有凹槽，滚转伺服电机安装于航向回转力臂的凹槽中，所述的滚转回转力臂中开有凹槽，俯仰伺服电机安装于滚转回转力臂的凹槽中。通过凹槽设计，使整个系统的结构更加紧凑。

进一步改进，所述的xyz轴平移装置包括纵向直线运动模拟机构、侧向直线运动模拟机构和升降运动模拟机构；

所述的纵向直线运动模拟机构包括带滑轨的基础底板，滑轨上连接有带滑轨的纵向滑块，纵向滑块通过纵向丝杆与纵向伺服电机连接，纵向滑块在纵向伺服电机带动下沿基础底板的滑轨纵向运动；

所述的侧向直线运动模拟机构包括侧向运动滑块，侧向运动滑块通过侧向运动丝杆与侧向伺服电机连接，侧向运动滑块在侧向伺服电机带动下沿纵向滑块的滑轨侧向运动。

所述的升降运动模拟机构包括台架立柱和垂直运动立柱，台机立柱内装有垂直伺服电机，垂直伺服电机通过垂直丝杆与垂直运动立柱连接，垂直运动立柱与航向转动伺服电机连接，垂直运动立柱在垂直伺服电机带动下在台架立柱内做升降运动。

所述的实验附属装置包括测量采集装置和桨距控制装置。

    本实用新型有益效果在于：

1、本实用新型使用七台独立控制的伺服电机，分别驱动纵向、侧向、横向直线运动和俯仰、滚转、航向转动运动及模型旋翼的转动。七部伺服电机均配备有独立的控制系统，在中央工控机的操纵下，六个自由度的运动规律和旋翼转速均可动态组合控制。可进行直升机动态机动飞行对旋翼气动、飞行力学和动力学等多方面影响的模型试验研究，并根据需要开展不同自由度间的运动组合试验。