一种大尺寸飞行器升沉振荡试验模拟机构的制作方法

1.本发明属于风洞试验领域，具体涉及一种大尺寸模型升沉振荡试验模拟机构。


背景技术：

2.动导数是飞行器气动系数对飞行器姿态参数时间变化率的导数，它是飞行器引导系统、控制系统、动态品质分析以及操稳系统分析、控制律设计不可或缺的原始气动数据。目前，获取动导数的主要手段包括风洞试验、数值模拟、模飞或试飞参数辨识等。数值模拟手段所需的计算时间较长，不适合大量数据的获取，且在中大迎角范围内的计算方法、准度仍需进一步研究。模飞或试飞手段存在经费高、实施周期长、安全风险、可重复性差和参数辨识准度低等不足，且在没有动导数的情况下，模飞和试飞是无法安全开展的，因此不适合作为型号获取动导数的主要手段。而风洞试验则不存在以上问题，因此成为现阶段国内外飞行器动稳定性数据获取的最主要手段。目前国内进行动导数试验的主力风洞尺寸在4m量级以下，模型的尺寸在2m量级以内，大型飞机进行试验，模型缩比较大，导致模型细节模拟失真、re数不足、流动状态无法准确模拟等问题，使得获取的试验数据准度降低，影响大型飞机的布局设计与性能评估。因此，需要一种大尺寸飞行器升沉振荡试验模拟机构。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种的大尺寸飞行器升沉振荡试验模拟机构，可在风洞中开展大尺寸飞行器动导数试验的气动特性影响研究，减小试飞风险、缩短新机研制周期，为飞行器安全飞行提供必要的技术保障。
4.本发明所采用的技术方案是：一种大尺寸飞行器升沉振荡试验模拟机构，包括转盘底座、大尺寸飞行器、支撑单元、运动单元和固定单元，所述的大尺寸飞行器安装在支撑单元上，支撑单元上端能够对大尺寸飞行器的攻角的进行角度变化调整，所述的转盘底座中间开有孔，所述的固定单元的上部分穿过所述的孔突出于转盘底座，所述的固定单元下部分位于转盘底座的下面并与转盘底座固定连接，所述的运动单元位于固定单元内部与固定单元连接并能够沿竖直方向运动，所述的运动单元的上端与支撑单元下端固定连接，进而带动大尺寸飞行器沿垂直于风洞来流方向进行升沉运动。
5.进一步的，所述的支撑单元包括天平、天平套、拉锥套、套转轴、叉架、双向锁紧器、角度变位器、导向键、锁紧销及支杆，所述的大尺寸飞行器与天平固定连接，天平与天平套采用锥面配合连接，通过拉锥套将天平锁紧，天平套通过套转轴与叉架上端两侧转动连接，叉架下端套接在角度变位器的上端，叉架的外壁和角度变位器的外壁通过双向锁紧器固定连接，角度变位器通过锁紧销固定在支杆上端中心孔中，叉架和角度变位器之间安装有导向键，在导向键的作用下通过旋转双向锁紧器实现与天平套的接触与脱离，进而达到大尺寸飞行器攻角的调整。
6.进一步的，所述的固定单元包括支撑座、两组光杠安装座和两组光杠，所述的支撑座的上部分穿过所述的孔突出于转盘底座，所述的支撑座的下部分与转盘底座的下平面可
拆卸固定连接，在所述的支撑座的内壁上以运动单元的轴线的为中心两侧对称固定连接有两组光杠安装座，每组光杠安装座上固定安装有一组光杠，所述的运动单元位于支撑座内部分别与两组光杠滑动连接。
7.进一步的，所述的运动单元包括支杆安装座、运动箱体、油缸运动座、油缸、油缸固定座、油缸销、四组链条式v字形滑动机构，所述的支杆下端与支杆安装座采用法兰连接，支杆安装座与运动箱体内部固定连接，油缸的活塞杆通过油缸销与油缸运动座连接，油缸运动座固定在运动箱体中部位置，油缸的缸筒通过油缸固定座固定连接在支撑座侧壁上；在所述的运动箱体的其轴线两侧分别对称固定连接有四组链条式v字形滑动机构，每组链条式v字形滑动机构包裹在光杠上并与光杠滑动连接。
8.进一步的，所述的支撑座上部分的四周及上部可拆卸固定连接有前风挡、中风挡、后风挡及上风挡。
9.进一步的，所述的支撑座的两侧分别有两组竖直的导向架，每组导向架的上端与所述的转盘底座的下平面固定连接，每组导向架之间固定连接有竖直的导向杆，所述的支撑座的两侧分别通过导向座与两组导向杆滑动连接，试验结束后，所述的支撑座与转盘底座分离开，沿导向杆落下，快速移动到风洞外，节省风洞设备切换时间。
10.本发明具有的优点和有益效果：该机构可在水平风洞中开展大尺寸飞行器动导数气动特性影响研究，测量其动态性能响应参数，掌握其运动规律，可以将低速动导数升沉振荡试验模型尺寸增大到3～4m量级，实现试验雷诺数模拟能力的跨越式提升，为大型飞机研制过程中提供更为真实、稳定的数据。
附图说明
11.图1为本发明的立体结构示意图；
12.图2为本发明装置主视剖视图；
13.图3为链条式v字形滑动机构与光杠连接示意图；
14.图4为本发明装置侧视剖视图；
15.图5为本发明装置俯视图(未包括大尺寸飞行器)；
具体实施方式
16.下面根据说明书附图举例对本发明做进一步的说明：
17.实施例1
18.如图1-5所示，一种大尺寸飞行器升沉振荡试验模拟机构，包括转盘底座、大尺寸飞行器、支撑单元、运动单元和固定单元，其特征在于：所述的大尺寸飞行器安装在支撑单元上，支撑单元上端能够对大尺寸飞行器的攻角的进行角度变化调整，所述的转盘底座中间开有孔，所述的固定单元的上部分穿过所述的孔突出于转盘底座，所述的固定单元下部分位于转盘底座的下面并与转盘底座固定连接，所述的运动单元位于固定单元内部与固定单元连接并能够沿竖直方向运动，所述的运动单元的上端与支撑单元下端固定连接，进而带动大尺寸飞行器沿垂直于风洞来流方向进行升沉运动。
19.如图2所示，所述的支撑单元包括天平19、天平套3、拉锥套2、套转轴4、叉架20、双向锁紧器5、角度变位器22、导向键21、锁紧销23及支杆6，所述的大尺寸飞行器1与天平19固
定连接，天平19与天平套3采用锥面配合连接，通过拉锥套2将天平19锁紧，天平套3通过套转轴4与叉架20上端两侧转动连接，叉架20下端套接在角度变位器22的上端，叉架20的外壁和角度变位器22的外壁通过双向锁紧器5固定连接，角度变位器22通过锁紧销23固定在支杆6上端内孔中，叉架20和角度变位器22之间安装有导向键21，在导向键21的作用下通过旋转双向锁紧器5实现与天平套3的接触与脱离，进而达到大尺寸飞行器1攻角的调整。
20.如图2、4所示，所述的固定单元包括支撑座18、两组光杠安装座17和两组光杠15，所述的支撑座18的上部分穿过转盘底座27的中间孔突出于转盘底座，所述的支撑座18的下部分与转盘底座27的下平面可拆卸固定连接，在所述的支撑座18的内壁上以运动单元的轴线的为中心两侧对称固定连接有两组光杠安装座17，每组光杠安装座17上固定安装有一组光杠15，所述的运动单元位于支撑座18内部分别与两组光杠15滑动连接。
21.如图2-5所示，所述的运动单元包括支杆安装座24、运动箱体26、油缸运动座29、油缸31、油缸固定座34、油缸销30、四组链条式v字形滑动机构，所述的支杆6下端与支杆安装座24采用法兰连接，支杆安装座24与运动箱体26内部固定连接，油缸31的活塞杆通过油缸销30与油缸运动座29连接，油缸运动座29固定在运动箱体26中部位置，油缸31的缸筒通过油缸固定座34固定连接在支撑座18侧壁上；在所述的运动箱体26的其轴线两侧分别对称固定连接有四组链条式v字形滑动机构，每组链条式v字形滑动机构包裹在光杠16上并与光杠16滑动连接。
22.如图2-3所示，由于试验对象尺寸大且升沉速度快，因此机构在升沉模拟运动过程中会产生强烈的冲击力，同时受风载作用产生较大的径向载荷，传统的直线导轨等标准元器件无法满足使用要求，对此工况进行了针对性设计。多组滑动副体15通过连接耳片13及插销14组成链条结构，两组链条结构安装在v字形滑动主体10上，每组v字形滑动主体10固定在滑动体基座11上，每组v字形滑动主体呈v字型包裹在光杆16上，在油缸31的推动下沿竖直方向实现快速交变运动。
23.如图1-2、4所示，所述的支撑座18的上部分位于风洞内，其四周及上部包括有前风挡7、中风挡8、后风挡9及上风挡25，采用螺钉连接固定，形成封闭式框架，上风挡25中间开有孔供支杆6穿过。
24.如图1-2、4所示，所述的支撑座18的两侧分别有两组竖直的导向架32，每组导向架32的上端与所述的转盘底座27的下平面固定连接，每组导向架32之间固定连接有竖直的导向杆28，所述的支撑座18的两侧分别通过导向座与两组导向杆28滑动连接，试验结束后，将支撑座18与转盘底座27分离开，沿导向杆28落下，将本机构整体沿竖直方向移动到下转盘27下部，即风洞流场外，底部采用锁紧螺母33固定，防止其上下窜动。