[发明专利]一种混联式多自由度机弹分离轨迹捕获试验系统

说明书

一种混联式多自由度机弹分离轨迹捕获试验系统，包括试验段、半臂攻角机构、弧形导轨、Y向驱动装置、Y向导轨、载机支杆、载机模型、三自由度并联机构、动平台、Z型支杆、载弹天平、载弹模型、Z向驱动装置、Z向导轨、横向座板，利用混联机构将分离模型支撑在风洞试验段指定位置，通过调节直线驱动装置的直线运动实现分离体模型的位置和姿态变化，完成对分离体模型运动轨迹的模拟。

技术领域

本发明涉及一种混联式多自由度机弹分离轨迹捕获试验系统，属于飞行器飞行力学领域。

背景技术

在航天器、火箭级间分离、飞机外挂物的发射与投放、子母弹抛撒，以及脱壳穿甲弹与弹托分离等飞行阶段，分离体和母体处于复杂的相互干扰的流场中，不良的分离特性不仅影响效果，还会导致多体间的相撞，甚至危及母机的安全。因此，通过地面风洞模拟试验来了解投放或分离的过程和动力学特性的轨迹捕获风洞试验就十分必要。

CTS这一特种实验技术可以追溯到上世纪五十年代。美国于50年代中期开始这一技术的研究和应用，法国和英国在70年代进一步发展了该技术，现有的试验系统始终存在机构刚度弱、刚度对位置的依赖程度较大、运动范围受限导致的定位精度降低的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统试验系统设计始终存在的机构刚度弱、刚度对位置的依赖程度较大、运动范围受限导致的定位精度降低的问题，提出了一种混联式多自由度机弹分离轨迹捕获试验系统。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种混联式多自由度机弹分离轨迹捕获试验系统，包括试验段、半臂攻角机构、弧形导轨、Y向驱动装置、Y向导轨、载机支杆、载机模型、三自由度并联机构、动平台、Z型支杆、载弹天平、载弹模型、Z向驱动装置、Z向导轨、横向座板、X向驱动装置，滑台、转动铰链、球铰链、滚动驱动装置、直线滑台，其中：

所述半臂攻角机构安装于风洞试验用试验段臂面上，所述弧形导轨安装于半臂攻角机构，Y向驱动装置、Y向导轨均安装于试验段一侧侧壁上，所述横向座板两端分别与试验段两侧侧壁连接，用于模拟飞行器状态的载机支杆及载机模型均设置于试验段内，动平台连接于三自由度并联机构上，Z型支杆、载弹天平、载弹模型依次相连，Z型支杆安装于动平台上，用于驱动三自由度并联机构及动平台的Z向驱动装置设置于Y向驱动装置相对位置的试验段侧壁上，横向座板设置有供三自由度并联机构滑动的Z向导轨，所述载弹模型在三自由度并联机构、动平台、Z型支杆带动下实现机弹分离运动轨迹模拟以进行机弹分离轨迹捕获试验。

所述三自由度并联机构包括并联机构壳体、直线运动装置、支撑杆，直线运动装置设置于并联机构壳体内，用于辅助动平台进行直线运动，Z型支杆通过支撑杆进行支撑。

所述三自由度并联机构内部还包括X向驱动装置、滑块、转动铰链、球铰链、滚动驱动装置、直线滑台，所述直线运动装置与X向驱动装置相连，X向驱动装置连接于滚动驱动装置上实现横向与滚动驱动，所述直线滑台与滑块相连且均设置于直线运动装置上，滑台另一端分别与转动铰链、球铰链相连，所述球铰链与滚动驱动装置相连。

所述半臂攻角机构可沿弧形导轨运动实现载机模型的攻角变化。

所述三自由度并联机构、Z向驱动装置、Y向驱动装置串联安装，Y向驱动装置、Z向驱动装置均安装于试验段外侧。

所述直线运动装置均设置于三自由度并联机构内，数量为3个。

所述并联机构壳体与横向座板连接，可于Z向导轨上滑动。

所述转动铰链一端与支撑杆相连，转轴与滑块对称面垂直，所述支撑杆于滑块对称面内运动。

所述转动铰链可选用具有滚转副的万向铰链。

所述载弹模型、载机模型相碰时，通过外部轨迹捕获机构进行检测，锁定三自由度并联机构、Z向驱动装置、Y向驱动装置，实现锁定保护。