[发明专利]一种具有平移功能的亚跨超声速风洞大攻角机构

说明书

一种具有平移功能的亚跨超声速风洞大攻角机构，大攻角组件采用铰链形式通过转轴与模型支杆座连接，为模型支杆前端连接的模型提供试验攻角；所述的平移组件包括上端框、滚珠光杠、滚珠丝杠、活动端框、伺服电机、齿轮副、下端框、位置传感器；两个滚珠光杠的光杠轴两端固连在上端框和下端框上，滚珠光杠的直线轴承安装在活动端框上，滚珠丝杠的丝杠轴两端安装在上端框和下端框上且连接端能够相互转动，滚珠丝杠的丝母安装在活动端框上，伺服电机驱动齿轮副带动丝杠轴转动从而驱动丝母平移进而带动活动端框上下移动，活动端框带动大攻角组件上下移动；位置传感器用于敏感活动端框的上下位移，利用该位移信息结合待平移的距离，对伺服电机进行闭环控制；所述的上端框与下端框之间的距离大于风洞轴线至上驻室顶板的距离。

技术领域

本发明涉及亚跨超声速风洞的试验装置领域，主要是一种具有平移和滚转功能的风洞大攻角机构。

背景技术

超机动性、超敏捷性是第四代飞行器的重要战术性能指标，良好的大攻角气动性能是第四代飞行器获得超机动性、超敏捷性的基本条件，而风洞试验是研究飞行器大攻角气动性能的重要手段，风洞大攻角试验技术是一项关键的风洞特种试验技术。另外，现代风洞朝着具有更强的试验能力、更高的生产效率及更低的运行费用方向发展，往往要求在一次吹风过程中尽可能多地模拟模型试验状态，如模型的俯仰、偏航、滚转、横向平移、纵向平移等姿态和动作，这些动作必须依靠等各种类型的机构配合控制方案实现。

风洞试验要求模型支撑机构的姿态位置准确并且具有足够的刚度和强度、小的阻塞比和较低的流场干扰性能，由于尾支撑结构简单、通用性好、流场干扰小，因而在各个风洞中应用最为广泛。尾支撑的一般结构是将内式应变天平安装在模型腔内，通过支杆与风洞的支架系统连接。采用尾支撑的风洞支架系统常见的有弯刀支架、多连杆支架、侧窗支架、关节式支架等形式，各种支架适用于不同的试验场合，具有不同的特点及优势，这几种支架的基本设计思路是以实现模型攻角为主要目标，在此基础上叠加攻角预置功能、侧滑角功能、滚转角功能，来实现风洞试验所需要的各种模型姿态。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了具有平移功能的亚跨超风洞大攻角机构。

本发明的技术解决方案是：一种具有平移功能的亚跨超声速风洞大攻角机构，包括大攻角组件、平移组件,大攻角组件采用铰链形式通过转轴与模型支杆座连接，为模型支杆前端连接的模型提供试验攻角；所述的平移组件包括上端框、滚珠光杠、滚珠丝杠、活动端框、伺服电机、齿轮副、下端框、位置传感器；两个滚珠光杠的光杠轴两端固连在上端框和下端框上，滚珠光杠的直线轴承安装在活动端框上，滚珠丝杠的丝杠轴两端安装在上端框和下端框上且连接端能够相互转动，滚珠丝杠的丝母安装在活动端框上，伺服电机驱动齿轮副带动丝杠轴转动从而驱动丝母平移进而带动活动端框上下移动，活动端框带动大攻角组件上下移动；位置传感器用于敏感活动端框的上下位移，利用该位移信息结合待平移的距离，对伺服电机进行闭环控制；所述的上端框与下端框之间的距离大于风洞轴线至上驻室顶板的距离。

所述的平移组件还包括配重，通过配重实现伺服电机正反转时的力矩平衡。

还包括上限位开关和下限位开关、用于防止活动端框撞击上端框和下端框。

限位开关采用非接触式的霍尔式电磁开关元件。

所述的位置传感器采用电位计。

还包括滚转臂组件，滚转臂组件带动模型支杆进行转动，利用机构的攻角、滚转角的位置耦合，得到安装在模型支杆前端模型的攻角、侧滑角姿态。

所述的滚转臂组件包括滚转接头、齿轮副Ⅰ、伺服电机Ⅰ、滚针轴承、引线保护管、模型支杆座、转轴；伺服电机Ⅰ的转动通过齿轮副Ⅰ传递至滚转接头使其转动；滚转接头尾部插在模型支杆座内部空腔内，通过滚针轴承约束，前端与模型支杆连接。

伺服电机Ⅰ安装在滚转接头的下方。

本发明与现有技术相比有益效果为：