[发明专利]一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置

说明书

本发明提供了一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置，所述的装置包括X向、Z向、Y向直线运动和β、α、γ角位移运动。X向、Z向和β运动采用三自由度并联平台实现，Y向、α运动和γ运动采用独立机构实现。三自由度并联平台、Y向机构和α机构通过箱体叠放方式自下而上、由外到内嵌套连接；γ机构通过弯刀与α机构固定连接，单独置于风洞流场。三自由度并联平台包括X向运动的并联基座与Z向运动的并联运动平台，两者之间采用四个旋转滑块组件连接，通过独立控制两组X向、Z向驱动组件可实现X向、Z向和β运动及多自由度耦合运动。本发明结构紧凑，刚性好，空间复用，能够在有限空间内实现高速、高精度、高承载能力的六自由度运动。

技术领域

本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置。

背景技术

高超声速风洞多体分离试验，是在高超声速风洞中开展各类高超声速飞行器主体与分离体之间的安全分离特性和气动特性模拟试验研究。开展风洞多体分离试验，需要一套安装于风洞内部、由计算机控制的分离体模型装置，用以支撑分离体试验模型，并为分离体试验模型提供六自由度（轴向X、法向Y、侧向Z、俯仰α、偏航β和滚转γ）姿态调整功能。为了满足多体分离试验要求，分离体模型装置需要具有较大的运动范围，较高的承载能力和运动精度，能以最快的速度达到指定位置，同时能尽可能达到风洞试验段截面的任何地方。

目前，国内外风洞多体分离试验的六自由度装置主要有两种类型：一种是六个自由度的运动保持相互独立，由三个直线导轨约束加三个回转约束的形式来实现六自由度运动，回转约束靠装置前部安装的三自由度装置头来完成。美国AEDC、以色列IAI的4英尺风洞和CARDC的1.2米风洞都是采用这种装置，但其三自由度装置头尺寸较大，且位于风洞试验段截面内，增大了风洞的堵塞度。第二种六自由度装置是由两个以上部件回转约束的组合变化来提供六个自由度的运动。法国NERA的6英尺高速风洞和英国ARA的9英尺×8英尺高速风洞都采用了第二类装置。这类装置堵塞度相对较小，可位于风洞试验段内，但第二类装置的六个自由度不是完全独立的，较难实现高刚度和较高的运动精度。

高超声速风洞流场建立时将产生很大的冲击载荷，通过试验模型传递到分离体模型装置，对分离体模型装置的承载能力和运动精度产生较大的影响；高超声速风洞不同于一般的低速风洞和跨超风洞，试验段截面尺寸有限，分离体模型装置的堵塞度受到严格限制；为了保护风洞设备和试验模型，应尽可能避免分离体模型与飞行器主体模型、喷管及扩压器间的碰撞。因此，对高超声速风洞多体分离试验的分离体模型装置设计提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置。

本发明的用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置，其特点是：包括三自由度并联平台、Y向机构、α机构和γ机构；

所述的三自由度并联平台包括X向机构、Z向机构和β机构，三自由度并联平台的并联基座为水平方向，X向导轨固定在三自由度并联平台的并联基座上，实现X向运动；Z向导轨通过旋转滑块组件垂直固定在X向导轨上，实现Z向运动；旋转滑块组件绕Y轴旋转，实现β运动；