[发明专利]风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置及方法。

背景技术

在航空航天领域中，许多飞行数据都需要先通过风洞设备进行高空及外太空的模拟试验获得。风洞中的一个关键部段为试验段，试验段的内部的核心装置为迎角机构，通过迎角机构来检测风洞的使用效能能否可靠地为飞行器的研制准确定型，其作用不可替代。迎角机构处在试验段的中部，如图1所示，迎角机构中包括了由上部支架11、中部支架12和下部支架13构成的弯刀支板1，弯刀支板1夹持于上、下轨道架中。飞行器按比例缩小制作成试验模型后，先安装在高精度的标准支杆上，再连同标准支杆套插进弯刀支板1的中部支架12中心孔内固定，在上轨道架中的油缸推动下，迎角机构沿上、下轨道架上的精密圆弧导轨在试验段内逆着风洞中释放出的暂冲或连续气流，沿图1中的箭头方向作精准的正、负攻角运作。

上述弯刀支板的正负攻角运作指的是以平行于风洞轴线的垂直立面作为衡量基准，围绕着处在风洞轴线上的圆心，在风洞轴线所在的铅垂面内所作的圆弧运动(如图1箭头所示)。在试验段安装过程中，其上、下导轨架装配精度愈高，迎角机构在其两侧的圆弧导轨夹持下作圆弧运行时的旋转中心就越接近于理论的位置中心，那么，安装于弯刀支板1的中部支架12上的飞行器模型在风洞模拟流场中通过精密传感器采集到的气动数据就愈接近于真实状态，这将大大缩短飞行器从型号试验到产品诞生的周期。

综上可看出，在试验段于风洞轴线上安装完成后，均要实测出迎角机构旋转中心的真实位置，以检验其与理论中心的重合度。如若重合度超差，则说明试验段相关位置上的安装精度达不到要求，就需对试验段安装工序进行分析并针对原因实施相关安装位置向减小重合度偏差方向上的重新安装及调整，直至迎角机构旋转中心与理论中心的偏差控制在设计要求范围内。

现有的检测方法中，可以采用DJ1光学经纬仪结合DS1级精度水准仪进行测量。该方法所测数据受弯刀支板位置状态影响较大，拟合出的旋转中心点只能是参考性的。因而，据该测量方法得出的结果，只能用作凭经验判断趋势来调校试验段安装状态，不是完全精准的数据。

还有一种方法是将芯棒定位于弯刀支板中心孔内进行检测。该方法操作起来比上一种方便，但是由于芯棒往往较长，其本身蕴含着的加工残余应力引起的变形较大，该种方式实施起来所造成的测量偏角误差可能超过第一种方法，所得出的数据也只能供参考。

另外还有一种方法是近期出现的用激光跟踪仪进行施测。这种测量方式精确，得出的结果与真实状态相吻合度较高。但该方法只能用作最终产品的检验，不适于在试验段调整安装中作为时刻借鉴的依据来校核产生的过程偏差。这是因为该种方式采集数据点众多，还要经过电脑对采集的数据进行分析才能出结果，整个环节周期长，满足不了试验段安装过程中对测量的瞬时需求。

发明内容

本发明提供了一种风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置及方法，使测量过程更加直观、简捷，并且建立出误差小，稳定性高的基准，使工程技术人员在实施中便于正确把握调校程度，以及可以明确消除偏差所应采取的措施。

本发明风洞试验段迎角机构旋转中心的检测装置，包括具有水平延伸结构的支撑定位结构，支撑定位结构上设有可使水平延伸结构作竖直移动的导向结构，水平延伸结构的延伸端设有检测定位结构，以及与所述检测定位结构相对应设置于风洞试验段迎角机构的弯刀支板处可随弯刀支板作正负攻角弧形运动的测量装置。

在对迎角机构旋转中心检测时，通过水平延伸结构延伸端的检测定位结构可实现将迎角机构的理论旋转中心实体化，直观地将理论旋转中心显示在了风洞试验段的空间中，其建立的方法非常简捷适用，精度高，稳定性好，然后测量检测定位结构和设于迎角机构弯刀支板上的测量装置之间的距离，并与设计距离比对，根据测量距离是否在允许误差范围内来判断迎角机构的旋转是否有偏差。本发明的检测装置极大简化了测量工序，而且不会受到调整次数影响，能够重复利用，直至完成试验段的精调，相比现有的各种方法每调整一次都需要重新架设仪器、重新找正的繁琐过程，大幅减少了操作人员，缩短了实施周期，降低了劳动强度，节约了成本，而且该检测装置可以应用于风洞中各种跨、超声速风洞迎角机构回转中心的确定，通用性强。