[发明专利]自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置和方法

权利要求书

1.一种自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置，其特征在于，包括强迫旋转组件和自动切换组件；

所述强迫旋转组件包括电机系统(8)、电机连接轴(9)和安装机构；所述强迫旋转组件通过安装机构安装于试验模型内部，电机系统(8)的输出轴与电机连接轴(9)连接，且与试验模型同轴；

所述自动切换组件包括电磁制动组件、压紧分离组件和推力组件；所述电磁制动组件包括转子(13)和定子(14)，定子(14)与所述安装机构固定连接；所述压紧分离组件包括固定件(12)和运动件(11)；所述固定件(12)与试验模型内壁固定连接；所述运动件(11)套于电机连接轴(9)外部，所述运动件(11)可沿电机连接轴(9)轴线移动并传递扭矩；所述运动件(11)尾端设有推力组件；

电磁制动组件未启动时，所述转子(13)与定子(14)分离，推力组件推动运动件(11)沿试验模型轴向移动，实现固定件(12)和运动件(11)的配合，电机连接轴(9)依次带动运动件(11)、固定件(12)和试验模型进行强迫旋转；

电磁制动组件启动时，所述转子(13)与定子(14)贴紧，转子(13)带动运动件(11)克服推力组件的推力，解除固定件(12)和运动件(11)的配合，试验模型自由旋转。

2.根据权利要求1所述的一种自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置，其特征在于，所述固定件(12)和运动件(11)分别设有相互匹配的第一限位机构和第二限位机构；第一限位机构和第二限位机构配合实现固定件(12)和运动件(11)在轴向的连接且限制第一限位机构和第二限位机构沿周向的相对运动。

3.根据权利要求1或2所述的一种自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置，其特征在于，所述固定件(12)和运动件(11)为中空回转结构；所述固定件(12)的内表面和运动件(11)的外表面为均为锥形面的一部分；所述固定件(12)的内表面设有环状凸起，所述运动件(11)的外表面设有与环状凸起对应的环状凹槽；所述锥形的轴线与验模型轴线重合；固定件(12)的内表面和运动件(11)的外表面在电磁制动组件未启动时相互配合。

4.根据权利要求3所述的一种自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置，其特征在于，所述固定件(12)和运动件(11)分别设有相互匹配的第一限位机构和第二限位机构；所述第一限位机构和第二限位机构分别为设于固定件(12)的内表面环状凸起上的限位凸起(15)和设于运动件(11)的外表面的环状凹槽中的限位凹槽，所述限位凸起(15)和限位凹槽沿试验模型轴线配合。

5.根据权利要求4所述的一种自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置，其特征在于，所述限位凸起(15)的方向与试验模型轴线平行；所述限位凸起(15)的前缘为半球头；所述限位凸起(15)沿固定件(12)内表面所设环状凸起均匀分布。

6.根据权利要求1所述的一种自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置，其特征在于，所述安装机构包括电机法兰(5)、第一轴承(4)和第二轴承(10)；

所述电机法兰(5)一端与电机系统(8)固定连接，另一端与外部尾支杆(7)和天平(6)固定连接；

所述第一轴承(4)设于电机法兰(5)与试验模型之间，第二轴承(10)设于电机连接轴(9)与试验模型之间，实现强迫旋转组件与试验模型的套合。

7.根据权利要求1所述的一种自由旋转和强迫旋转自动切换的风洞测力试验装置，其特征在于，所述推力组件包括弹簧(17)和推力轴承(16)，所述弹簧(17)一端固定安装于试验模型内壁且伸缩方向与试验模型轴线平行；所述推力轴承(16)设于弹簧(17)另一端与运动件(11)尾端之间。