一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置的制作方法

本发明是一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，能够测量飞行器的俯仰直接导数和偏航直接导数及诱导的交叉导数，属于航空气动力实验技术领域。

背景技术：

动稳定性导数简称动导数，它是飞行器六个气动系数(即三维直角坐标系中三个力和三个力矩系数)对飞行器姿态参数时间变化率(p、q、r、α、β、dV/dt)的导数。动导数是飞行器引导系统、控制系统及动态品质分析中不可缺少的原始气动参数。特别是对于航天飞机、飞船、先进性能军用战斗机，它们都要在大迎角下飞行，通常会出现气流分离、涡的脱落与破裂、纵向与横向运动的气动交感以及迟滞等现象，动导数对飞行器气动特性则有更大的影响。

该尾振动俯仰动导数实验测量装置能够测量飞行器的俯仰直接导数，偏航直接导数及诱导的交叉导数。现有的俯仰动导数实验测量装置支杆不动，天平围绕飞行器中心做正弦振动，由于细长体的飞行器其内部空间狭小，现有动导数装置已无法满足实验要求。该装置通过设计特殊的振动转换机构实现支杆、天平、飞行器围绕飞行器中心整体正弦振动，同时设计弹簧天平实现飞行器的角度测量。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的不足，而提供通过采用弧形滑轨滑块、五分量天平和弹簧天平能够测量细长体飞行器和，设计提供了一种俯仰动导数天平装置，能够测量飞行器的俯仰直接导数和偏航直接导数及诱导的交叉导数，能够满足风洞实验的需求。

本发明技术的目的是通过以下技术方案来实现的：

提供一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，该测量装置包括电机(1)、减速器(2)、壳体(3)、弹簧(5)、传动架(6)、空心锥套(7)、天平支杆(8)、五分量天平(9)、滑块(4)、弧形滑轨(10)和偏心轮(11)；

电机(1)、减速器(2)、传动架(6)、空心锥套(7)、滑块(4)和弧形滑轨(10)均设置在壳体(3)内，电机(1)与减速器(2)动力联接；偏心轮(12)联接在减速器(2)的输出轴上，并通过轴承支撑；偏心轮(12)包括圆柱和偏心柱，所述的圆柱一端与减速器(2)的输出轴联接，另一端的周缘上设置所述的偏心柱，随着圆柱转动，所述的偏心柱做环向运动；

传动架包括输入框，所述偏心柱插在所述输入框内，且所述输入框开口宽度大于偏心轮外径，所述输入框开口高度与偏心柱外径相同；所述的偏心柱能够在输入框的开口中左右滑动；在所述传动架上下两端分别设有弹簧(5)，上下设置的弹簧构成弹簧角度天平；

所述的传动架与滑块固定连接，所述的滑块滑动设置在两个弧形滑轨之间；所述的滑块还与空心锥套一端固定连接，所述空心锥套另一端连接天平支杆；所述天平支杆与五分量天平(9)固定连接。

五分量天平结构布局形式为：前后位置布局成三柱梁形式，中心位置布局成十字梁形式，在三柱梁及十字梁上粘贴应变片组成电桥，电桥的输入输出端分别和外接控制器相关连接线端连接。

本发明的工作原理

测量细长体飞行器的俯仰直接导数，偏航直接导数及诱导的交叉导数，需要设计一种尾振动机构，能够使飞行器做振幅1度的正弦振动，振动平稳可靠。同时需要测量飞行器的气动载荷，飞行器的振动角度。

进一步，更具体的做法是：电机减速器电动偏心轴连续旋转运动，偏心轴上安放深沟球轴承，轴承在传动架的滑槽里滑动，传动架固定在滑块上，传动架左右方向上受到约束，只在上下方向上具有自由度，传动架只能以弧形滑轨中心上下滑动。这样偏心轮的连续旋转运动转化为滑槽上下运动，进而转化为天平支杆绕弧形滑轨中心做正弦振动。通过合理设计偏心轮的偏心距，和选取弧形滑轨的旋转半径，可以实现五分量天平、飞行器绕弧形滑轨中心做正弦振动，且振动角度为1度。

弹簧角度天平要实现在大变形下测量飞行器振动角度。飞行器做1度的正弦振动时，弹簧角度天平变形约为12mm。弹簧角度天平设计成迂回曲折梁形式，这样能满足梁在大变形下，承受应力满足天平设计要求。天平梁中心处粘贴上四片应变片，组成一个电桥，先通过加载求出角度幅值和电压值的函数关系公式。在试验中通过测得电桥电压输出求出模型角度幅值。

俯仰五分量天平用来测量模型的气动载荷；升力、俯仰力矩、侧力、偏航力矩、滚转力矩。五分量天平前后位置布局成三柱梁形式，中心位置布局成十字梁形式，这样能实现天平各元灵敏度匹配，提高滚转力矩元灵敏度。五分量天平每一元组成一个电桥，实现各元气动载荷的测量。

本发明优点

1，本发明采用尾振动俯仰动导数测量装置总体振动结构布局，即电机、减速器、偏心轮、传动架、弧形滑轨滑块、天平支杆、五分量天平、弹簧角度天平等整体连接形式，准确的完成俯仰直接导数，偏航直接导数及诱导的交叉导数检测。

2，本发明采用天平梁迂回曲折形式，使弹簧角度天平呈特殊的结构形式。

3，本发明采用两端三柱梁中间十字梁结构布局，使五分量天平呈特殊的结构形式。

4，本发明设计科学、合理、富有创意，整体结构紧凑，体积小，低功耗、成本低廉、可靠，适用性和实用性较强，具有较好的发展前景。

附图说明

图1是本发明的局部结构剖视图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是局部结构示意图；

图4是又一局部结构示意图；

其中：电机(1)、减速器(2)、壳体(3)、滑块(4)、弹簧(5)、传动架(6)、空心锥套(7)、天平支杆(8)、五分量天平(9)、弧形滑轨(10)、偏心轮(11)。

具体实施方式：

提供一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置，该测量装置包括电机(1)、减速器(2)、壳体(3)、弹簧(5)、传动架(6)、空心锥套(7)、天平支杆(8)、五分量天平(9)、滑块(4)、弧形滑轨(10)和偏心轮(11)；

电机(1)、减速器(2)、传动架(6)、空心锥套(7)、滑块(4)和弧形滑轨(10)均设置在壳体(3)内，电机(1)与减速器(2)动力联接；偏心轮(12)联接在减速器(2)的输出轴上，并通过轴承支撑；偏心轮(12)包括圆柱和偏心柱，所述的圆柱一端与减速器(2)的输出轴联接，另一端的周缘上设置所述的偏心柱，随着圆柱转动，所述的偏心柱做环向运动；

传动架包括输入框，所述偏心柱插在所述输入框内，且所述输入框开口宽度大于偏心轮外径，所述输入框开口高度与偏心柱外径相同；所述的偏心柱能够在输入框的开口中左右滑动；在所述传动架上下两端分别设有弹簧(5)，上下设置的弹簧构成弹簧角度天平；

所述的传动架与滑块固定连接，所述的滑块滑动设置在两个弧形滑轨之间；所述的滑块还与空心锥套一端固定连接，所述空心锥套另一端连接天平支杆；所述天平支杆与五分量天平(9)固定连接。

更具体的是，弧形滑轨(10)旋转半径为600mm。

进一步的，弹簧角度天平(5)厚度为1mm，高42mm，长9mm，在伸长12mm时所受应力为100MPa。

特别的，五分量天平直径为18mm。