[发明专利]用于短钝外形飞行器俯仰方向低频振动动导数角度测量及试验装置

说明书

一种用于短钝外形飞行器俯仰方向低频振动动导数试验角度测量及试验装置，其中角度测量装置包括模型连接锥(51)、轴承轴(52)、轴承轴柱销(53)、应变梁(54)、支杆连接轴(56)、轴承端盖(57)、轴承螺母(58)、轴承(510)；模型连接锥(51)前端锥面和短钝外形试验模型连接；模型连接锥(51)后端通过轴承轴柱销(53)支撑在轴承轴(52)上；应变梁(54)两端分别安装在模型连接锥(51)和支杆连接轴(56)上；轴承(510)内圈安装在轴承轴(52)上，由轴承螺母(58)固定轴向；轴承(510)外圈安装在支杆连接轴(56)上，由轴承端盖(57)固定其轴向；应变梁(54)上通过黏贴应变片，在模型连接锥(51)相对支杆连接轴(56)运动时，通过应变梁(54)测量到角度时间历程。

技术领域

本发明涉及一种针对短钝外形飞行器通过自由振动动导数试验方法获取飞行器低频状态下动导数的试验装置，低频振动频率为1Hz-3Hz。

背景技术

飞行器的气动设计和控制系统设计都要求提供飞行器在其飞行条件下的动稳定导数数据。飞行器在作姿态改变的动作或受到气流干扰时,会发生偏离平衡姿态的俯仰、偏航或滚转振动。动稳定性研究的目的是预示这些振动的衰减趋势和规律。对于被动式阻尼控制的飞行器来说，飞行器的动态飞行品质和可靠性要求对飞行器动稳定性的预示提出了极高的要求。过低的动稳定性容易导致飞行器的角运动发散，这样，将严重影响飞行器的飞行姿态。因此，动导数的准确预示显得尤为重要。

动导数也称动稳定性导数，用来描述飞行器进行机动飞行和受到扰动时的气动特性。是飞行器气动性能设计、控制系统和总体设计中必不可少的气动参数。动稳定性导数对于飞行器设计师们来说是很重要的，因为这些导数能提供飞行器的自然稳定性、控制舵面效率和机动性能，另外这些导数也使得飞行器的几何特性在初步设计过程中呈现着特别重要的意义。

短钝外形飞行器多指载人载入大气层飞行器或者飞船返回舱等，如美国的阿波罗载人返回舱、前苏联的联盟号返回舱、我国的神舟返回舱，火星探测器着陆舱等，其大钝头特点能够满足载入飞行期间各种飞行速度下所需的升力、阻力要求，使之安全平稳着陆。短钝外形飞行器气动设计中主要的工作之一是动稳定特性的研究。由于这类飞行器接近球形的外形特点，在亚、跨声速阶段，其动稳定阻尼很小，还可能出现动不稳定现象，确认这类飞行器具有良好的动稳定特性，确保其飞行安全，是这类飞行器动稳定特性研究的最终目的。

研究短钝外形飞行器的动稳定特性，一个主要的手段是获取其动稳定导数，目前主要方法有理论分析、数值计算和风洞试验，而风洞试验是最直观的获取短钝外形动稳定导数的一种方法。动导数风洞试验时需要满足一定的相似准则，其中一个主要的相似参数为减缩频率，即根据实际飞行器的运动频率，通过风洞试验模拟缩比后试验模型的运动频率。由于要同时兼顾到支撑刚度、强度等因素，针对短钝外形飞行器动导数风洞试验低频振动的模拟一直是个技术难点。

目前风洞动稳定导数试验常用的方法是自由振动试验方法和强迫振动试验方法，通过测量作用于模型上的气动力、力矩和测量模型的运动参数，求出其动稳定导数。强迫振动试验方法可以通过调节驱动源频率实现较低频率的动导数试验，但是由于强迫振动试验方法需要同时测量模型气动力和角位移，需要模型前后方向内部空间较大，针对钝头体外形飞行器，采用强迫振动试验方法难以实现。而自由振动试验方法只需要进行角位移的测量，可以实现对短钝外形飞行器动导数的测量，而相对传统自由振动试验装置，针对这类飞行器的低频自由振动动导数试验还需要进一步研究。因此为获取短钝外形飞行器低频状态动导数，设计了一套低频自由振动动导数试验装置，用于研究短钝外形飞行器动稳定特性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于短钝外形飞行器俯仰方向低频振动动导数角度测量及试验装置。

本发明的技术解决方案是：一种用于短钝外形飞行器俯仰方向低频振动动导数试验角度测量装置，包括：模型连接锥、轴承轴、轴承轴柱销、应变梁、支杆连接轴、轴承端盖、轴承螺母、轴承；