一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，包括运动机构、随动机构、基座、支杆和运动控制器，基座安装固定在风洞闭口试验段的上方，运动机构和随动机构安装在基座上，试验模型通过支杆安装在运动机构末端；运动机构包括Y向运动组件、偏航角运动组件、Z向运动组件和俯仰角运动组件；随动机构包括位于Y向运动组件左右的结构对称的两个随动组件。本发明专利技术实现战斗机试验模型在偏航角、俯仰角、Y向和Z向上的运动控制，实现试验模型的俯仰角和偏航角可连续大范围变化，且能保证变化过程中模型中心始终位于风洞试验段的轴线上，本装置的支撑阻塞度小且对模型的支架干扰小，能够有效获得军用战斗机在风洞试验中准确且连续的气动数据。

A model support device for Fighter wind tunnel test

【技术实现步骤摘要】
一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置
本专利技术属于风洞试验
，特别是涉及一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置。
技术介绍
风洞试验作为空气动力学研究的三种基本手段之一，把按照相似准则制作的模型固定在风洞试验段的内流场中，运用相对运动原理，使人工气流流过模型，通过各类传感器来测量气流对模型的影响。在风洞试验过程中，模型的支撑方式主要包括尾撑、背撑、腹撑和张线等，分别通过不同的模型支撑装置来实现。模型支撑装置能够保证模型固定在风洞试验段内的位置和姿态，并能够按照约定的方式控制模型位置和姿态的变化，且模型位置和姿态的位置误差能控制在一定的精度范围内。为了准确获得风洞气流对试验模型的影响量，在保证模型位置和姿态精准度的前提下，应尽可能减小模型支撑装置对模型流场区的影响，但是现有通用的模型支撑装置都会或多或少对模型的流场区产生一定影响。随着国家安全需要以及近年来国内军用飞机研制的飞速发展，新研的战斗机通常具有大迎角可控飞行、高机动性、敏捷性和过失速机动能力，普遍采用翼身组合体、鸭翼、边条增升、推力矢量以及脱体涡控制等先进技术。这些技术手段要通过风洞试验来验证，而要开展这种布局飞机的风洞试验，最具优势的支撑方式是就是模型的尾部支撑。纵观现有的风洞尾撑装置，普遍存在试验模型的支撑阻塞度大、支架干扰较大的问题，难以获得新研军用战斗机准确的气动数据。另外，现有的尾撑装置，其模型俯仰角和偏航角的连续变化范围都较小，虽说可通过更换不同的预弯支杆来实现俯仰角和偏航角的变化范围，但由于是非同一装置的连续姿态变化，风洞试验的测量结果会出现数据的不连续问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，通过在风洞试验段中采用四自由度吊挂式单支杆的尾撑方式支撑战斗机试验模型，实现战斗机试验模型在偏航角、俯仰角、Y向和Z向共四个自由度上的运动控制，实现战斗机试验模型的俯仰角和偏航角可连续大范围变化，且能保证变化过程中模型中心始终位于风洞试验段的轴线上，本装置的支撑阻塞度小且对模型的支架干扰小，能够有效获得军用战斗机在风洞试验中准确且连续的气动数据。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，包括运动机构、随动机构、基座、支杆和运动控制器，所述基座安装固定在风洞闭口试验段的上方，运动机构和随动机构安装在基座上，所述试验模型通过支杆安装在运动机构末端；所述运动机构包括Y向运动组件、偏航角运动组件、Z向运动组件和俯仰角运动组件，所述Y向运动组件固定架设在基座上方，在所述Y向运动组件的运动端上分别安装偏航角运动组件、Z向运动组件和俯仰角运动组件；所述Y向运动组件、偏航角运动组件和Z向运动组件安装在基座上方位于风洞试验段外部，且所述俯仰角运动组件伸入到风洞试验段的内流场中；在所述俯仰角运动组件的末端通过支杆吊挂安装试验模型；所述Y向运动组件拖动偏航角运动组件、Z向运动组件、俯仰角运动组件和试验模型一起，整体做Y向直线运动；所述偏航角运动组件拖动Z向运动组件、俯仰角运动组件和试验模型一起，整体做偏航角方向的运动；所述Z向运动组件拖动俯仰角运动组件和试验模型一起，整体做Z向直线运动；所述俯仰角运动组件拖动试验模型作俯仰角方向的运动；所述运动控制器与运动机构电连接，控制运动机构拖动试验模型运动；所述运动控制器分别与Y向运动组件、偏航角运动组件、Z向运动组件和俯仰角运动组件的控制端电连接，控制Y向运动组件拖动试验模型沿Y向做直线运动、Z向运动组件拖动试验模型沿Z向做直线运动、偏航角运动组件和Y向运动组件一起拖动试验模型做偏航角方向的转动、以及俯仰角运动组件和Z向运动组件一起拖动试验模型做俯仰角方向的转动；通过运动控制器的运动解算，实现试验模型的偏航角、俯仰角、Y向和Z向运动的单独或者任意组合的自动控制；所述随动机构包括位于Y向运动组件左右的结构对称的两个随动组件，随着Y向运动组件相对于基座的运动，两侧的随动组件由Y向运动组件拖动并自动张紧，保证由于Y向运动组件的运动造成该处的洞壁孔隙的密封。进一步的是，所述Y向运动组件包括两根水平直线导轨、安装在水平直线导轨上的两组滑块、滚珠丝杠、丝杠螺母、Y向运动减速机和Y向运动电机，在所述基座上平行固定安装两根水平直线导轨，所述丝杠螺母安装在滚珠丝杠上，所述Y向运动电机输出的可控转动经Y向运动减速机、滚珠丝杠和丝杠螺母构成的螺旋副将转动转化成与风洞坐标系横轴方向的直线运动；所述Y向运动组件通过四组滑块和丝杠螺母固定在偏航角运动组件的框架上拖动安装在Y向运动组件上的偏航角运动组件，从而带动偏航角运动组件、Z向运动组件和俯仰角运动组件共同做Y向直线运动。进一步的是，所述偏航角运动组件包括偏航角运动电机、偏航角运动减速机、转盘轴承、框架和齿轮副，偏航角运动电机的可控转动经偏航角运动减速机和齿轮副带动转盘轴承的转动，在所述转盘轴承上安装Z向运动组件，转盘轴承再通过Z向运动支撑架拖动Z向运动组件，从而带动仰角运动组件一起做偏航角方向的转动，偏航角的连续变化范围为-180°～180°，连续变化范围大。进一步的是，所述Z向运动组件包括支撑架、纵向丝杠、纵向直线导轨、安装在纵向直线导轨上的滑块、Z向运动电机、Z向运动减速机和支杆固定座，所述支撑架安装在所述偏航角运动组件的转盘轴承上，由偏航角运动组件拖动Z向运动组件整体做偏航角方向的运动；在所述支撑架上固定设置两根平行的纵向直线导轨，纵向直线导轨上的滑块和纵向丝杠的丝杆螺母固定在支杆固定座上；Z向运动电机的可控转动经Z向运动减速机、纵向丝杠和螺母组成的螺旋副将转动转化成铅垂方向的直线运动，通过支杆固定座拖动安装在支杆固定座上的俯仰角运动组件做Z向直线运动。进一步的是，所述俯仰角运动组件包括俯仰支杆、俯仰角运动电机、俯仰角运动减速机、俯仰丝杠、俯仰滑块、拉杆和支杆连接头；俯仰支杆、俯仰角运动电机和俯仰角运动减速机固定在所述Z向运动组件的支杆固定座上，由Z向运动组件拖动做Z向方向的直线运动；所述支杆的一端通过支杆连接头与俯仰支杆固联，支杆的另一端与试验模型固联；俯仰角运动电机的可控转动经俯仰角运动减速机和俯仰丝杠将转动转化成铅垂方向的直线运动，俯仰丝杠拖动安装在俯仰支杆内部的俯仰滑块上下运动，并通过拉杆拖动支杆连接头绕俯仰支杆上的铰链摆动，从而带动支杆和与支杆固联的试验模型在俯仰角方向的转动。采用这种结构，试验模型6的俯仰角连续最大变化可达120°，连续变化范围大，试验时可根据要求选用不同预弯结构形式的前支杆以满足俯仰角的范围指标。进一步的是，所述支杆的一端通过锥和楔键的可更换联结方式与支杆连接头固联，支杆的另一端通过锥和楔键的可更换联结方式与试验模型固联；选用不同预弯结构形式或接口形式的支杆，以能满足不同的试验要求。试验前，根据试验内容和要求，选用不同预弯角度的、不同结构形式的前支杆，就可满足试验模型俯仰角的变化区间范围；根据试验模型的安装方式(正装、反装)要求，只需选用不同接口形式的前支杆，就能满足试验模型的正装/反装要求。可在不改变整个装置的前提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，其特征在于，包括运动机构、随动机构(10)、基座(4)、支杆(7)和运动控制器(2)，所述基座(4)安装固定在风洞闭口试验段的上方，运动机构和随动机构(10)安装在基座(4)上，所述试验模型(6)通过支杆(7)安装在运动机构末端；/n所述运动机构包括Y向运动组件(5)、偏航角运动组件(3)、Z向运动组件(11)和俯仰角运动组件(8)，所述Y向运动组件(5)固定架设在基座(4)上方，在所述Y向运动组件(5)的运动端上分别安装偏航角运动组件(3)、Z向运动组件(11)和俯仰角运动组件(8)；所述Y向运动组件(5)、偏航角运动组件(3)和Z向运动组件(11)安装在基座(4)上方位于风洞试验段外部，且所述俯仰角运动组件(8)伸入到风洞试验段的内流场中；在所述俯仰角运动组件(8)的末端通过支杆(7)吊挂安装试验模型(6)；/n所述运动控制器(2)与运动机构电连接，控制运动机构拖动试验模型(6)运动；所述运动控制器(2)分别与Y向运动组件(5)、偏航角运动组件(3)、Z向运动组件(11)和俯仰角运动组件(8)的控制端电连接，控制Y向运动组件(5)拖动试验模型(6)沿Y向做直线运动、Z向运动组件(11)拖动试验模型(6)沿Z向做直线运动、偏航角运动组件(3)和Y向运动组件(5)一起拖动试验模型(6)做偏航角方向的转动、以及俯仰角运动组件(8)和Z向运动组件(11)一起拖动试验模型(6)做俯仰角方向的转动；/n所述随动机构(10)包括位于Y向运动组件(5)左右的结构对称的两个随动组件，随着Y向运动组件(5)相对于基座(4)的运动，两侧的随动组件由Y向运动组件(5)拖动并自动张紧。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，其特征在于，包括运动机构、随动机构(10)、基座(4)、支杆(7)和运动控制器(2)，所述基座(4)安装固定在风洞闭口试验段的上方，运动机构和随动机构(10)安装在基座(4)上，所述试验模型(6)通过支杆(7)安装在运动机构末端；
所述运动机构包括Y向运动组件(5)、偏航角运动组件(3)、Z向运动组件(11)和俯仰角运动组件(8)，所述Y向运动组件(5)固定架设在基座(4)上方，在所述Y向运动组件(5)的运动端上分别安装偏航角运动组件(3)、Z向运动组件(11)和俯仰角运动组件(8)；所述Y向运动组件(5)、偏航角运动组件(3)和Z向运动组件(11)安装在基座(4)上方位于风洞试验段外部，且所述俯仰角运动组件(8)伸入到风洞试验段的内流场中；在所述俯仰角运动组件(8)的末端通过支杆(7)吊挂安装试验模型(6)；
所述运动控制器(2)与运动机构电连接，控制运动机构拖动试验模型(6)运动；所述运动控制器(2)分别与Y向运动组件(5)、偏航角运动组件(3)、Z向运动组件(11)和俯仰角运动组件(8)的控制端电连接，控制Y向运动组件(5)拖动试验模型(6)沿Y向做直线运动、Z向运动组件(11)拖动试验模型(6)沿Z向做直线运动、偏航角运动组件(3)和Y向运动组件(5)一起拖动试验模型(6)做偏航角方向的转动、以及俯仰角运动组件(8)和Z向运动组件(11)一起拖动试验模型(6)做俯仰角方向的转动；
所述随动机构(10)包括位于Y向运动组件(5)左右的结构对称的两个随动组件，随着Y向运动组件(5)相对于基座(4)的运动，两侧的随动组件由Y向运动组件(5)拖动并自动张紧。


2.根据权利要求1所述的一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，其特征在于，所述Y向运动组件(5)包括两根水平直线导轨(14)、安装在水平直线导轨(14)上的两组滑块(19)、滚珠丝杠(15)、丝杠螺母(16)、Y向运动减速机(17)和Y向运动电机(18)，在所述基座(4)上平行固定安装两根水平直线导轨(14)，所述丝杠螺母(16)安装在滚珠丝杠(15)上，所述Y向运动电机(18)输出的可控转动经Y向运动减速机(17)、滚珠丝杠(15)和丝杠螺母(16)构成的螺旋副将转动转化成与风洞坐标系横轴方向的直线运动；所述Y向运动组件(5)通过四组滑块(19)和丝杠螺母(16)固定在偏航角运动组件(3)的框架(23)上拖动安装在Y向运动组件(5)上的偏航角运动组件(3)，从而带动偏航角运动组件(3)、Z向运动组件(11)和俯仰角运动组件(8)共同做Y向直线运动。


3.根据权利要求2所述的一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，其特征在于，所述偏航角运动组件(3)包括偏航角运动电机(20)、偏航角运动减速机(21)、转盘轴承(22)、框架(23)和齿轮副(24)，偏航角运动电机(20)的可控转动经偏航角运动减速机(21)和齿轮副(24)带动转盘轴承(22)的转动，在所述转盘轴承(22)上安装Z向运动组件(11)，转盘轴承(22)再通过拖动Z向运动组件(11)，从而带动仰角运动组件一起做偏航角方向的转动。


4.根据权利要求3所述的一种适用于战斗机风洞试验的模型尾撑装置，其特征在于，所述Z向运动组件(11)包括支撑架(25)、纵向丝杠(26)、纵向直线导轨(27)、安装在纵向直线导轨(27)上的滑块、Z向运动电机(28)、Z向运动减速机(29)和支杆固定座(30)，所述支撑架(25)安装在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钧，陈陆军，祝明红，张林，刘江涛，刘赟，孔鹏，康洪铭，李东，兰宇，谭斌，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51