[发明专利]一种分离投放离心重力补偿装置及方法

说明书

本发明涉及一种分离投放离心重力补偿装置，该装置包括旋转台、旋转臂、旋转配重、旋转杆；旋转台垂直固定在地面上，旋转台顶端设有电机，旋转臂垂直于固定套在旋转台电机转轴上顶端，电机转轴带动旋转臂能够绕旋转台旋转；旋转杆一端套在旋转臂内，另一端沿旋转臂延伸到旋转臂外部，并且端部用来固定被测载机模型，被测载机模型上安装有分离模型，载机模型的安装姿态能够调节，以保证分离模型分离方向为旋转杆的延长线方向；旋转臂和旋转杆绕旋转台旋转，离心力产生分离加速度，当被测载机模型旋转至分离点时，释放分离模型。

技术领域

本发明涉及机械设计和风洞试验，尤其涉及一种分离投放离心重力补偿技术及方法，属于机械设计及航空航天工程领域。

背景技术

飞行器模型风洞试验在飞行器研制初期发挥着重要作用，风洞试验的一大特征是将真实飞行器的各种参数进行相似缩比，针对缩比模型进行试验，试验所得数据经相似缩比公式反向运算便可得真实飞行器的各类气动参数。风洞自由飞模型试验中，模型尺寸往往比真实飞行器小很多，实际中经常需将几米长的真实导弹缩比成圆珠笔长短粗细尺寸的试验模型。风洞模型虽满足外形相似，但由于模型各物理量具有相关性，模型缩小后要求其具有极高重力加速度。以往风洞试验表明，试验所需的重力加速度约为10g～30g之间，也就是普通重力加速度(g＝9.8m/s2)的10到30倍。

由于无法满足重力方向的加速度相似要求，以往的风洞试验加速度等于重力加速度，从而导致模型竖直方向运动的线位移与角位移不对应。在重点考虑的模型分离区内，存在着复杂的激波干扰流动，线位移直接影响模型处在哪个干扰区，而角位移在气动领域则是非常重要的一个参数，直接影响模型气动力的大小。因此以往试验并不能完全满足相似律要求，使得模型投放分离过程中竖直方向的位移轨迹存在一定偏差，对试验结果的预测精准度有一定影响。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的缺陷，使模型旋转运动产生离心加速度，补偿模型运动加速度不足导致的线位移不足的难题，提供一种分离投放离心重力补偿技术及方法。

本发明的技术解决方案是：一种分离投放离心重力补偿装置，该装置包括旋转台、旋转臂、旋转配重、旋转杆；旋转台垂直固定在地面上，旋转台顶端设有电机，旋转臂垂直于固定在电机转轴上，电机转轴带动旋转臂绕旋转台旋转；旋转杆一端套在旋转臂内，另一端沿旋转臂延伸到旋转臂外部，并且端部用来固定被测载机模型，被测载机模型上安装有分离模型，载机模型的安装姿态能够调节，以保证分离模型分离方向为旋转杆的延长线方向；旋转臂和旋转杆绕旋转台旋转，离心力产生分离加速度，当被测载机模型旋转至分离点时，释放分离模型。

所述旋转杆能够沿旋转臂方向伸缩，以调节被测载机模型与旋转台距离。

所述分离投放离心重力补偿装置还包括回收网，回收网通过支架固定安装在旋转杆远离旋转台的末端，用于回收分离模型。

所述分离投放离心重力补偿装置还包括反射镜、拍摄相机；反射镜安装在分离点正上方，用于将被测载机模型释放分离装置的过程反射至拍摄相机，拍摄相机用于拍摄记录分离全过程。

所述旋转配重放入不同质量的配重块，用于调节整套机构的质心位于旋转台上电机转轴的轴线上。

本发明的另一个技术解决方案是：基于上述装置的一种分离投放离心重力补偿方法，该方法包括如下步骤：

s1、根据飞行器在实际飞行过程中的分离马赫数，确定分离模型在分离点的分离速度v；采用相似律确定分离模型在分离点的分离加速度a；

s2、根据分离模型在分离点的分离速度v和分离加速度a，确定分离模型质心到达旋转中心的距离r；

s3、调节旋转臂相对于旋转杆向外延伸的长度，使得分离模型质心到达旋转中心的距离等于r；

s4、设置旋转臂的角加速度，驱动旋转臂按照匀加速旋转，使分离模型到达分离点时达到分离速度v，且释放分离模型。