一种折叠弹翼模拟加载试验装置的制作方法

本实用新型涉及折叠弹翼模拟试验设备技术领域，尤其涉及一种折叠弹翼模拟加载试验装置。

背景技术：

目前，各类机载导弹均采用可折叠弹翼设计，从而同时满足机载导弹小体积以及远距离攻击的需求。由于弹体在飞行过程中弹翼受载情况复杂，需要考虑弹体姿态、气流方向、飞行高度、飞行速度诸多影响因素，所以弹翼展开机构在研制过程中必须进行综合模拟联合展开试验。同时，在折叠翼的展开过程中，不但要求导弹能按要求展开，而且还对翼面展开到位的瞬时角速度、角加速度等有一定的要求，以保证不因冲击过载太大而对弹体产生不利影响，因此弹翼加载方式的确定对武器型号研制具有重要意义。

模拟试验的目的就是测量动作机构在经历温度、湿度、振动三综合环境后，动作机构按要求加载后展开的相关参数。现有弹翼模拟机构加载系统的加载主要模拟升、阻力环境，其中升、阻力的模拟值是根据吹风数据及有关参数计算而来，试验目的主要是测量伸展弹翼的伸展时间、角速度角加速度曲线等参数。

目前弹翼机构加载阻力方式基本上是配重弹簧加载，由于加载原理的原因，配重施加的模拟载荷与真实阻力方向呈一定角度，且角度实时变化并且配重会对弹翼产生一定的附加载荷，综上原因，配重弹簧加载难以对阻力进行准确有效的模拟；对于升力的模拟，目前基本上采用斜面支撑的支持力分力作为弹翼机构所受升力，弹翼展开过程中弹翼压心与台面之间距离发生变化导致台面作用于弹翼的支撑力发生变化，从而模拟此过程中升力的变化，但是由于升力为支撑力分力，而支撑力的另一个分力无法消除，可能造成过试验。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种折叠弹翼模拟加载试验装置，以解决现有升、阻力加载模拟载荷不准确以及可能造成过试验的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种折叠弹翼模拟加载试验装置，所述装置包括总体台架、阻力加载组件以及升力加载组件，

所述总体台架包括水平的总体台面，

所述阻力加载组件包括力杆以及阻力驱动组件，所述力杆的一端固定在所述总体台面上，所述总体台面在固定所述力杆的一端还设置有弹翼固定组件，所述弹翼的非展开端通过弹翼固定组件固定，所述力杆与弹翼的轴线延伸方向一致且在所述弹翼的压心位置预留有沿所述力杆的长度方向延伸的长条状的弹翼阻力传递孔，弹翼在其压心位置设置有随动轴，所述随动轴的下端穿过所述弹翼与总体台面滑动连接，所述随动轴的上端设置在弹翼阻力传递孔内，其中，所述随动轴与所述弹翼阻力传递孔的长度方向两端的侧面之间预留有空隙，所述随动轴与弹翼固定连接；所述力杆在弹翼展开的作用力下以力杆在总体台面上的固定点为转心与弹翼同转心、同步旋转，所述阻力驱动组件通过所述力杆、随动轴向弹翼施加始终与弹翼速度方向相反的阻力；

所述升力加载组件包括升力加载台面以及驱动所述升力加载台面上下移动的升力驱动组件，所述升力加载台面与所述弹翼设置平面平行且设置在所述弹翼的下方，所述升力驱动组件向所述升力加载台面施加垂直向上的力从而为弹翼施加升力。

进一步地，所述弹翼固定组件包括弹翼固定块，所述弹翼固定块为「型，所述弹翼固定块的「型的下端连接在所述总体台面上，所述弹翼的非展开端卡在弹翼固定块的「型的水平段下方。

进一步地，所述力杆通过力杆连接块固定在所述总体台面上，所述力杆连接块为「型，所述力杆连接块的「型的下端与所述总体台面固定连接，所述力杆通过第一连接销与所述力杆连接块的「型的水平段固定连接。

进一步地，所述力杆连接块的「型的水平段设置有第一安装孔，所述力杆上对应所述第一安装孔设置有第二安装孔，所述第一连接销穿过所述第一安装孔、第二安装孔将所述力杆与所述力杆连接块固定，所述第一安装孔与所述第二安装孔内与所述第一连接销的销轴之间分别设置有第一深沟球轴承。

进一步地，所述阻力驱动组件为铰接在所述总体台面上的阻力电动缸，所述阻力电动缸的输出端通过第二连接销与所述力杆连接，所述力杆通过所述第二连接销推动所述阻力电动缸旋转。

进一步地，所述阻力电动缸的输出端设置有第三安装孔，所述力杆对应所述第三安装孔设置有第四安装孔，所述第二连接销穿过所述第三安装孔与所述第四安装孔将所述力杆与所述阻力电动缸的输出端固定连接，所述第三安装孔和所述第四安装孔内与所述第二连接销销轴之间均设置有第二深沟球轴承和推力轴承。

进一步地，所述随动轴的下端通过万向球轴承与所述升力加载台面滑动接触。

进一步地，所述总体台架还包括支撑立柱、边板以及底板，所述底板与所述总体台面平行设置，所述边板竖直连接在所述底板与所述总体台面之间，所述支撑立柱竖直设置在所述底板上并支撑连接所述总体台面。

进一步地，所述升力驱动组件为升力电动缸，所述升力电动缸固定在所述底板上，所述升力电动缸的输出端与所述升力加载台面底部的中心连接，所述升力加载台面的底部设置有支撑架。

进一步地，所述底板上安装有吊环螺钉。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供的折叠弹翼模拟加载试验装置，可以实时模拟加载阻力的变化，保证阻力的作用方向在弹翼旋转过程中始终与其速度方向相反，对于升力加载通过施加向上的力直接作为升力，消除原方法中支撑力的另一个分力无法消除的缺点,更加真实准确地模拟气动力加载。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的三维示意图

图2是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的正面示意图；

图3是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的升力加载原理图；

图4是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的阻力加载原理图；

图5是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的力杆示意图；

图6是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的力杆与阻力电动缸连接形式示意图；

图7是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的力杆与连接块连接形式示意图；

图8是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的升力加载台面的主视示意图；

图9是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的升力加载台面的俯视示意图；

图10是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的连接块主视示意图；

图11是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的连接块的俯视示意图；

图12是本实用新型实施例折叠弹翼模拟加载试验装置的工作流程图。

图中：1：底板；2：边板；3：支撑立柱；4：总体台面；5：阻力缸连接座；6：阻力电动缸；7：第三螺钉；8：第四螺钉；9：弹翼固定块；10：力杆连接块；11：推力球轴承；12：第一连接销；13：第一螺母；14：第一深沟球轴承；15：第二螺母；16：挡圈；17：第二连接销；18：第二深沟球轴承；19：力杆；20：支耳座；21：第五螺钉；22：随动轴；23：万向球轴承；24：升力加载台面；25：弹翼；26：吊环螺钉；27：直线轴承；28：第二螺钉；29：升力电动缸；30：升力电动缸连接座；31：支撑杆；32：支撑杆连接座；33：第一螺钉；34：垫片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1、2所示，本实用新型实施例提供的折叠弹翼模拟加载试验装置，包括总体台架、阻力加载组件以及升力加载组件。

所述总体台架包括水平的总体台面4，所述总体台面4上设置有将弹翼25固定在所述总体台面4上的弹翼固定组件，所述弹翼固定组件可以是「型的弹翼固定块9，所述弹翼固定块9的「型的下端连接在所述总体台面上，所述弹翼的非展开端卡在弹翼固定块的「型的水平段下方。

所述升力加载组件包括升力加载台面24以及驱动所述升力加载台面上下移动的升力驱动组件。

所述阻力加载组件包括力杆19以及阻力驱动组件，力杆的一端也固定在总体台面上，且力杆的固定端与所述弹翼的非展开端位于的固定端一致，弹翼25与所述力杆19同轴线设置，且力杆19在所述弹翼的压心位置预留有沿所述力杆19的长度方向延伸的长条状的弹翼阻力传递孔，弹翼在其压心位置设置有随动轴22，所述随动轴22的下端穿过所述弹翼与总体台面滑动连接，所述随动轴22的上端设置在弹翼阻力传递孔内，其中，所述随动轴与所述弹翼阻力传递孔的长度方向两端的侧面之间预留有空隙，所述随动轴22与弹翼固定连接；所述力杆在弹翼展开的作用力下以力杆在总体台面上的固定点为转心与弹翼同转心、同步旋转，所述阻力驱动组件通过所述力杆、随动轴向弹翼施加始终与弹翼速度方向相反的阻力。

可以理解的是，所述弹翼的非展开端指的是弹翼能够始终固定的一端，也即此端是弹翼作为展开中心点的一端；所述随动轴与所述弹翼阻力传递孔的长度方向两端的侧面之间预留有空隙，也即随动轴设置在弹翼阻力传递孔的中间位置，这样由于随动轴弹翼阻力传递孔的两端端面不接触，所以来自阻力驱动组件的力通过力杆19传递到随动轴22的仅仅是垂直与弹翼移动方向的力，从而实现所述阻力驱动组件通过所述力杆、随动轴向弹翼施加始终与弹翼速度方向相反的阻力。

本实施例折叠弹翼模拟加载试验装置所述阻力驱动组件通过所述力杆19向弹翼25模拟施加气动阻力，所述升力驱动组件向所述升力加载台面24施加垂直向上的力从而为弹翼25施加升力。本实施例折叠弹翼模拟加载试验装置，可以实时模拟加载阻力的变化，保证阻力方向始终与弹翼25的运动方向相反，对于升力加载通过施加垂直向上的力直接作为升力，消除原方法中支撑力的另一个分力无法消除的缺点，更加真实准确地模拟气动力加载。

弹翼25与所述力杆19同轴线固定连接，优选的可以选用弹翼25设置在力杆19的上方或下方的方式。

如图1所示，所述总体台架还包括底板1、边板2、支撑立柱3，其中，所述底板1与所述总体台面4平行，边板2竖直连接在底板1和总台台面4之间形成矩形框架，边板2通过分别通过角铁与总体台面4、底板1螺接；支撑立柱3为工字钢，其与总体台面4、底板1通过螺栓连接，支撑立柱3为总体台面4提供支撑；作为一种优选，所述底板1在边板的外侧上安有吊环螺钉26，吊环螺钉26可以方便使系统整体吊装。

如图2所示，作为一种实现方式，升力驱动组件采用升力电动缸29，所述升力电动缸29通过升力电动缸连接座30固定在所述底板1上。所述升力加载台面24由Q235-A板组成，底部有加强筋，下底面开有5组螺纹孔，其中中心处螺纹组用以安装支耳座20，该支耳座20将升力电动缸29的输出端与所述升力加载台面24连接；其他四组螺纹孔安装升力加载台面24的支撑架结构。升力加载台面24的支撑架由四组支撑结构组成。

支撑结构由支撑杆31、套设在支撑杆底端外侧的直线轴承27、以及支撑杆连接座32组成。支撑杆用来支撑升力加载台面，支撑杆连接座32设置在支撑杆的上端，支撑杆连接座32配合第一螺钉33将支撑杆31与升力加载台面24螺接；直线轴承27用来防止支撑杆31倾覆，其通过其轴承连接座32配合第二螺钉28螺接固定在底板上。

如图2所示，所述力杆19靠近所述阻力驱动组件的一端连接在总体台面4上，且所述力杆19能够以其连接位置为中心水平旋转。

如图2所示，作为一种优选方式，所述力杆19通过力杆连接块10固定在所述总体台面4上。如图9所示，所述力杆连接块10为「型，其横向安装座和竖向支撑之间还连接有加强筋。其中，力杆19固定在总体台面上的具体结构如图1所示，所述力杆连接块10的「型的下端与所述总体台面固定连接，所述力杆19通过第一连接销12与所述力杆连接块10的「型的水平段固定连接。

作为一种实现方式，如图6所示，所述力杆连接块10的「型的水平段设置有第一安装孔，所述力杆19上对应所述第一安装孔设置有第二安装孔，所述第一连接销12穿过所述第一安装孔、第二安装孔将所述力杆与所述固定块固定，所述第一安装孔和所述第二安装孔内与所述第一连接销的销轴之间均设置有第一深沟球轴承14和推力轴承11。图中13为与所述第一连接销配合的第一螺母。

如图2所示，作为一种与上述力杆19配合的弹翼固定块9，所述弹翼固定块9设置在力杆连接块10的一侧，所述弹翼固定块9上开有长圆孔，便于调整第四螺钉8的固定位置。

力杆19与力杆连接块10通过第一连接销12相连，从而固定力杆19，安装时需要保证力杆19与力杆连接块10连接时的轴线与折叠弹翼旋转中心轴线重合。由于力杆连接块10为固定设计，弹翼固定块9同样为固定在总体台面4上的固定结构，其与弹翼25的连接轴线为固定的，所以只要将力杆连接块10的孔设置在弹翼的安装轴线上即可保证对于任意产品形式时力杆19旋转中心与弹翼旋转中心始终同轴。力杆与第一连接销12间装有深沟球轴承14使第一连接销12可随阻力电动缸转动，力杆19与第一连接销12间装有推力球轴承11，并可用垫片34压紧，可防止第一连接销12上下窜动并满足力杆19与力杆连接块10之间的相对运动。

所述阻力驱动组件为通过阻力缸连接座5配合第三螺钉7铰接在所述总体台面4上的阻力电动缸6，所述阻力电动缸6的输出端通过第二连接销17与所述力杆19连接，所述力杆19通过所述第二连接销17与所述阻力电动缸6同步旋转。

力杆19与阻力电动缸6通过第二连接销17相连，并通过第二连接销17，阻力电动缸6对力杆19施加作用力。

作为力杆19与阻力电动缸6连接的一种优选方式，如图6所示，阻力电动缸6的输出端设置有第三安装孔，所述力杆19对应所述第三安装孔设置有第四安装孔，所述第二连接销17穿过所述第三安装孔与所述第四安装孔将所述力杆与所述阻力电动缸的输出端固定连接，所述第三安装孔与所述第四安装孔内与所述第二连接销17销轴之间分别设置有第二深沟球轴承18。其中，第三安装孔与所述第四安装孔均为一端设置卡槽的结构，第二深沟球轴承18一端卡在卡槽内另一端通过挡圈16压紧。图中标号15为与所述第二连接销17配合的第二螺母。

力杆19与第二连接销17间装有第二深沟球轴承18并用挡圈16压紧可以防止第二连接销上下窜动，阻力电动缸6与第二连接销17之间同样装有第二深沟球轴承18并用挡圈压紧，可以加强侧向抵抗作用。

作为一种优选方式，力杆19上开有长圆孔以供与不同试验件(折叠弹翼)压心位置连接使用并减重。

如图2所示，本实施例随动轴22下端通过第五螺栓固定连接有万向球轴承23，所述万向球轴承23能够的穿过所述力杆19和弹翼25与所述升力加载台面24接触并可以滑动。

试验件折叠弹翼25与力杆19和升力加载台面24通过随动轴22连接，随动轴22安装在试验件压心处从而保证加载系统施加的模拟空气动力始终作用在弹翼压心处，随动轴22末端安装万向球轴承23，保证弹翼25在旋转展开过程中随动轴22与升力加载台面24始终接触，可以在随动轴22与试验件25连接处安装力传感器，分别实时监测试验过程中所施加的升力和阻力值。

本实施例折叠弹翼模拟加载试验装置工作原理如下：

升力加载原理如图3所示，将电动缸及直线轴承合理布置后，台面实现平动，电动缸的推力与升力一致。试验时，首先启动升力电动缸29，电动缸推杆通过升力缸连接座20与升力加载台面24相连，通过改变电动缸杆的伸长量来实现升力加载台面的平移，直至升力加载台面24与万向球轴承23接触，此刻升力传感器显示初值，试验开始时将初值清零，继续控制升力电动缸29实现加载，升力加载台面24通过万向球轴承23、随动轴22作用于折叠弹翼试验产品25的压心处，对比目标升力载荷值与传感器反馈实际加载值，从而对实际加载进行实时修正，完成模拟升力加载。

阻力加载原理如图4所示，图3以弹翼的旋转中心也即第一销轴12的位置为中心点建立x-y二维坐标系，其中，图3中A点表示的是阻力电动缸铰接在总体台面的点，B点是第一销轴12也即力杆连接块与力杆的连接点，C、D点分别是第二销轴17也即阻力电动缸与力杆的固定点在力杆旋转过程中的不同位置，β时弹翼旋转到该位置是弹翼轴线与阻力电动缸输出力F的夹角，θ是弹翼旋转到该位置是弹翼轴线与x轴的夹角。其中，阻力电动缸输出力F的方向始终沿其缸杆方向。

x₀是第二销轴17运动到D点时缸杆的长度；L表示的是阻力电动缸的铰接点距离第一销轴12的距离，r表示的是第一销轴12距离第二连接销17的距离，R表示的是随动轴22距离第一销轴12的距离。

阻力电动缸6通过连接销12对力杆19施加作用力，力杆19通过随动轴22将阻力电动缸6所施加的作用力传递给试验件折叠弹翼25，从而模拟弹翼展开过程中所受的阻力，并且所施加的阻力始终与折叠弹翼垂直，符合真实情况。

F_D·R-F₀·r＝Jα

F₀＝F sinβ

由于α(弹翼转动过程中的角加速度)未知，所以假定Jα＝0，可得

如此给定目标阻力载荷F_D即可求得电动缸输出力F曲线，试验开始前首先控制阻力电动缸6进行加载，直到随动轴22与力杆19相接触，此刻阻力传感器显示初值，试验开始时，将初值清零，继续控制阻力电动缸6进行加载，根据压心位置处阻力传感器的反馈值对比目标阻力载荷进行实时修正，完成压心位置加载阻力的目的。结构设计中力杆的质量尽量轻质，使得其转动惯量J较小，从而减小计算所得初始电动缸输出力F曲线与真实值之间的差别。

本实施例折叠弹翼模拟加载试验装置使用过程如图12所示。

综上所示，本实施例折叠弹翼模拟加载试验装置，具有以下优点：加载试验台架具有一定的通用性，具有安装折叠翼机构的通用接口，不同形式的折叠翼能够共用一套试验台架；能够对折叠弹翼机构展开全过程，按弹翼角度变化规律，给两片弹翼施加阻力、升力载荷，并且每片弹翼可实现不同载荷加载，加载为单独控制通道；采用新型加载原理，可以实时模拟加载阻力的变化，保证阻力方向始终垂直于速度方向，对于升力加载模拟采用新的加载方法以消除原方法中支撑力的另一个分力无法消除的缺点,更加真实准确地模拟气动力加载；加载精度高，响应速度快，且加载过程中附加质量小。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。