[发明专利]连续式跨声速风洞半柔壁喷管竖直空间式液压驱动装置

说明书

本发明公开了一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的竖直空间式液压驱动装置，包括喉块、支座、下转动铰、关节轴承、驱动杆、上转动铰、滑台、锁紧杆、锁紧缸、锁紧支座、滑块、导轨、液压缸、传感器读数头、位移传感器、耳轴支座，安装座。滑台通过转动副与液压推杆连接，通过液压驱动实现竖直方向的推拉运动，由六组有效液压驱动(剩下两组驱动为随动装置，无主动力)耦合运动改变六根杆的空间位置，从而实现喉块的空间位姿调整。本发明的六自由度机构控制能主动抵消由于初始安装等原因产生的侧向力；导轨滑块机构能将侧向力传递到安装座上，避免液压缸承受侧向力。

技术领域

本发明涉及连续式跨声速风洞试验技术领域，具体涉及连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块空间六自由度的位姿调整机构。通过六组有效竖直驱动(另可加多组随动竖直驱动)耦合运动，联合控制，进而实现对喉块六个自由度的完全控制。该装置主要用于连续式跨声速风洞半柔壁喷管的喉块驱动控制。

背景技术

风洞是用于验证各型航空航天飞行器、高速动车组等气动外形是否合理的重要试验装置，其主要实验过程是在风洞中模拟出对象运行时的外部气体流场特性(马赫数、雷诺数、普朗特数等)，并对被试验对象在模拟流场中的测量参数做出一系列的评估，从而实现对其真实工作情况下特性的预知。根据风洞可模拟的气体流流场流速范围不同，可分为亚声速、跨声速、超声速、高超声速风洞。而根据流场产生的方式，风洞可分为暂冲式和连续式。暂冲式风洞气体流场产生的原理是：在风洞两端分别预先产生一定的高压气体与负压气体，然后同时打开两端的气阀沟通高压与负压，即可产生流场；而连续式风洞一般是依靠大型的轴流风机作为驱动来产生流场。

为了精确控制风洞中流场的参数，需利用相关的风洞试验特种装置对流场进行调节，而其中喷管段是整个风洞中调节气体流场最为关键、直接的部分。喷管段一般是通过一定的型面来改变流场的参数，对于暂冲式风洞，由于其流场作用时间短，流场马赫数高，一般采用具有固定型面喷管段进行调节；而对于连续式风洞，由于其要求具有连续的马赫数调节能力，一般是采用可调型面的喷管段。根据连续式风洞喷管段可调型面中柔性壁(或称柔板)所占的比例不同，进一步又可分为半柔壁与全柔壁。全柔壁喷管的可调型面全部由柔性壁组成；半柔壁喷管的可调型面一般是由可调收缩段、喉块段、柔板段组成(布置顺序为气流方向)。对于连续式跨声速风洞喷管段半柔壁，能否保证其整个型面成形的精度就是能否保证风洞试验结果可靠性最关键的问题，因此喷管段对气体流场相关参数控制的精度，是评价其工作能力的关键指标。

由于喉块段分别连接可调收缩段与柔板段，因此保证连续式跨声速风洞喷管段半柔壁的喉块段实现预定空间位姿的精度，对保证整个半柔壁成形的精度具有决定性的作用。现已有跨声速风洞半柔壁喷管主要采用如图6所示的“框架摆动式”，这种驱动形式会产生较大的摆动质量，不能很好解决侧向力带来的负面影响(液压缸不具备很好承受侧向力的能力)。针对这类问题，开始思考一种减小会产生相对转动的部件质量，进而减小摆动质量，以及能主动抵消侧向力，减少对液压缸损害的新型驱动方式，即本发明介绍的一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块的竖直空间式液压驱动装置，以满足风洞试验的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种连续式跨声速风洞喷管段半柔壁喉块竖直空间式的液压驱动装置，能够在有限的竖直空间内完成喉块的较大位姿调整，实现六个自由度的完全控制，具备主动抵消侧向力影响的功能，该液压驱动装置的安装座能够为喷管段框架提供高刚度的横向连接，本发明机构中有相对转动的部件是质量较轻的驱动二力杆，避免了常见如图6所示半柔壁喷管“框架摆动式”工作方式中不可避免的摆动质量大的问题。该装置需满足试验要求的驱动力大，吹风过程中可动态调节，型面成型长期稳定性好，同组执行机构之间具有良好的同步性，具备抵抗侧向力的能力，运动范围大，机构尺寸小，为试验段框架提供高刚度的横向连接等要求。