[发明专利]一种基于大尺寸舵面铰链力矩的气动试验装置

说明书

本发明属于飞机风洞试验技术领域，公开了一种基于大尺寸舵面铰链力矩的气动试验装置，包括垂尾、平尾连接板、平尾连接座、风洞连接座、平尾安定面、球形铰链和升降舵；垂尾由平尾连接板和平尾连接座与平尾安定面固连，平尾安定面通过至少两个球形铰链与升降舵连接，升降舵底部连接；整个装置通过风洞连接座安装在风洞内。本发明的一种基于大尺寸舵面铰链力矩的气动试验装置，通过球形铰链的设计技术方案，有效的解决了大尺寸舵面铰链力矩试验的升降舵和安定面的连接技术难题，同时保证了天平的测量精度。

技术领域

本发明属于飞机风洞试验技术领域，涉及一种用于气动试验的飞机舵面装置，具体涉及一种用于测量大尺寸舵面铰链力矩的气动试验装置。

背景技术

在飞机研发设计过程中，需对飞机的襟翼、副翼、升降舵和方向舵等各种舵面进行风洞测铰矩试验，获取舵面铰矩参数的变化规律，掌握舵面空气动力性能。舵面铰矩风洞试验结果测量精度对飞机的机动性和控制系统设计起到重要支撑作用。

然而，为了降低试验经费和缩短试验周期，通常舵面铰链力矩风洞试验采用缩比尺寸较大的风洞试验装置进行铰链力矩试验，但是，小尺寸风洞试验装置的试验雷诺数会很小，雷诺数对试验结果精度有一定影响，为了能够提高舵面的铰链力矩试验结果精度，降低雷诺数对舵面铰链力矩试验结果的影响，大尺寸舵面铰链力矩试验装置是不可或缺的一种试验技术方案。

因此，为提高舵面的铰链力矩试验精度，大尺寸舵面铰链力矩试验装置是必然需求。

面对这种大尺寸舵面铰链力矩试验装置的迫切需求，因此大尺寸舵面铰链力矩气动试验装置便应运而生。然而，大尺寸舵面铰链力矩试验装置的实现并不是将常规大缩比铰链力矩试验装置的简单尺寸比例放大，常规大缩比舵面铰链力矩试验中，是靠人工更换角度块去实现舵面偏转的，但是大尺寸舵面的重量非常大，人力抬不动，靠人工更换角度块实现舵面偏转是不可行的；并且，超大尺寸舵面通过多次更换角度块实现舵面偏转，容易造成舵面外形受到损伤；另外，在设计中发现，若采用常规角度块设计方案，角度块在满足连接的强度和刚度要求时，角度块外形尺寸过大，在大尺寸舵面与安定面连接时，大尺寸角度块会严重破坏舵面和安定的气动外形，这个是坚决不能允许的。故大尺寸舵面铰链力矩试验装置中舵面和安定面的连接方式必然要进行新的独特设计。

发明内容

为了解决上述问题，面对大尺寸舵面与安定面连接设计这个技术难点，通过多角度设计思考、多次迭代优化设计和多种设计方案尝试，本发明提供了一种基于大尺寸舵面铰链力矩的气动试验装置，能够实现增大风洞试验雷诺数，进而提高飞机舵面铰链力矩试验结果精度，为飞机的机动性和操纵系统设计提供更加有效的舵面铰链力矩数据。

本发明的技术方案是：

一种基于大尺寸舵面铰链力矩的气动试验装置，包括垂尾、平尾连接板、平尾连接座、风洞连接座、平尾安定面、球形铰链和升降舵；垂尾由平尾连接板和平尾连接座与平尾安定面固连，平尾安定面通过至少两个球形铰链与升降舵连接，升降舵底部连接；整个装置通过风洞连接座安装在风洞内。

进一步的，球形铰链沿着升降舵轴线方向等距布置。此设计技术方案能够实现球形铰链受载均匀。

进一步的，球形铰链沿升降舵轴线方向共布置五个。此设计技术方案经过强度和刚度校核，均布个球形铰链既能满足球形铰链的强度和刚度要求，又能避免因球形铰链数量过多而带来的加工误差总量。

进一步的，球形铰链的调心球轴承的形心位于升降舵转轴的轴心线上。此设计技术方案的球形铰链上便不会产生分力，可避免对天平测量精度产生影响。

进一步的，球形铰链在升降舵安定面后缘和升降舵前缘的连接形式为埋入式。此设计技术方案能够使安定面后缘和升降舵前缘保持原有的气动外形。

进一步的，还包括升降舵连接法兰、升降舵单分量天平、舵面角度转盘和舵面固定盘；升降舵底部通过升降舵连接法兰与舵面角度转盘和升降舵单分量天平固定连成一体；舵面角度转盘底部是舵面固定盘。