一种投放物释放装置的制作方法

本发明属于航空技术领域中投放物分离风洞试验专业技术领域，尤其涉及一种投放物释放装置。

背景技术：

在某些飞行器中，在飞行过程中需要抛掉如进气道整流罩等部分结构，此部分结构（下文称为投放物）在释放前与机体连接，在风洞投放物分离试验中，如何解决投放物与机体在指定时间或指定位置的有效分离，是实现此类飞行器投放物分离可进行风洞模拟的关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够适用于某些飞行器投放物分离风洞模拟试验的投放物释放装置。

本发明的技术方案是这样实现的：一种投放物释放装置，其特征在于：包括机体和投放物，所述投放物在释放前，所述投放物的一侧通过转动解锁构件与机体连接，其另一侧通过摆杆与机体上设置的摆杆转动控制机构连接，所述摆杆转动控制机构用于在投放物释放前，限制摆杆的转动，而在投放物需要投放时，用于解除摆杆的旋转限制，所述投放物带动转动解锁构件转动并脱开与机体的连接。

本发明所述的投放物释放装置，其所述摆杆转动控制机构包括拨杆、摆杆限位销以及驱动机构，所述拨杆的端部与摆杆的一端对应配合，所述驱动机构用于控制拨杆转动，以使拨杆为摆杆提供转动的动力，所述摆杆限位销设置在机体上且用于对摆杆的转动趋势进行限制。

本发明所述的投放物释放装置，其所述驱动机构为设置在机体内的直线驱动装置，所述直线驱动装置通过动力蓄能传递机构与拨杆连接，所述动力蓄能传递机构包括设置在机体内的滑块，所述滑块可滑动地设置在导轨上，所述导轨固定设置在机体内，所述滑块与直线驱动装置连接，所述直线驱动装置用于带动滑块沿导轨滑动，并在滑块滑动一段行程且储备一定动能后，与拨杆接触，并带动拨杆转动。

本发明所述的投放物释放装置，其所述拨杆由拨杆主动杆、拨杆轴以及对称设置在拨杆轴两端的拨杆从动杆组成，所述拨杆主动杆设置在拨杆轴中部，在所述滑块上设置有与拨杆主动杆对应配合滑槽，所述拨杆从动杆端部与摆杆端部对应配合。

本发明所述的投放物释放装置，其所述摆杆的一端与拨杆从动杆端部对应配合，其另一端通过摆杆轴与投放物铰接，所述摆杆限位销一端插在机体的销孔上，另一端压在摆杆朝向转动方向的端面，所述摆杆能够在拨杆从动杆的带动下，推断摆杆限位销并使摆杆获得初始角速度。

本发明所述的投放物释放装置，其在所述摆杆上螺纹连接有与摆杆长度方向垂直布置的摆杆预紧螺钉，所述摆杆预紧螺钉穿过摆杆且摆杆预紧螺钉的端部抵靠在机体上。

本发明所述的投放物释放装置，其所述转动解锁构件为断裂板，在所述断裂板的单面或双面设置有削弱槽，所述断裂板的一端与机体连接，所述断裂板的另一端与投放物连接，所述投放物在需要投放时，所述摆杆转动控制机构解除对摆杆的旋转限制，所述投放物绕断裂板的削弱槽旋转，所述投放物在断裂板断裂后与机体分离。

本发明所述的投放物释放装置，其所述断裂板在削弱槽处弯折断裂前，所述削弱槽的两个相对的槽壁互相接触，所述槽壁互相接触后，断裂板由削弱槽处断裂。

本发明所述的投放物释放装置，其所述削弱槽呈v形，弯折断裂板直至削弱槽两个相对的槽壁互相接触时弯折的角度为θ2，所述削弱槽的开槽角度θ2不大于断裂板的实际断裂角度θ1。

本发明所述的投放物释放装置，其所述削弱槽的槽壁互相接触使削弱槽随后的弯折过程中转动部从断裂板薄弱部向削弱槽口部方向平移一段距离，断裂板绕新转动部继续弯折，使断裂板薄弱部主要载荷从弯矩变成拉力，最终使断裂板薄弱部拉断。

本发明通过摆杆转动控制机构的设置，能够使某些飞行器在风洞投放物分离试验中，确保投放物与机体在指定时间或指定位置有效地分离，使此类飞行器投放物分离可进行风洞模拟试验。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的局部放大图。

图3是本发明中导轨的结构示意图。

图4是本发明中滑块的结构示意图。

图5是本发明中拨杆的结构示意图。

图6是本发明中断裂板的结构示意图。

图7是本发明动作过程示意图。

附图标记：1为机体，2为投放物，3为摆杆，4为拨杆，5为摆杆限位销，6为直线驱动装置，7为滑块，8为导轨，9为摆杆轴，10为摆杆预紧螺钉，11为断裂板，12为削弱槽，13为盖板，41为拨杆主动杆，42为拨杆轴，43为拨杆从动杆，61为驱动杆，71为滑槽，111为转动部，121为槽壁。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中部”、“上方”、“下方”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-7所示，一种投放物释放装置，包括机体1和投放物2，所述投放物2在释放前，所述投放物2的一侧通过转动解锁构件与机体1连接，其另一侧通过摆杆3与机体1上设置的摆杆转动控制机构连接，所述摆杆转动控制机构用于在投放物2释放前，限制摆杆3的转动，而在投放物2需要投放时，用于解除摆杆3的旋转限制，所述投放物2带动转动解锁构件转动并脱开与机体1的连接。

其中，所述摆杆转动控制机构包括拨杆4、摆杆限位销5以及驱动机构，所述拨杆4的端部与摆杆3的一端对应配合，所述驱动机构用于控制拨杆4转动，以使拨杆4为摆杆3提供转动的动力，所述摆杆限位销5设置在机体1上且位于摆杆3上方，所述摆杆限位销5用于限制摆杆3的转动，所述驱动机构为设置在机体1内的直线驱动装置6，所述直线驱动装置可选择气缸或直线电机，所述直线驱动装置的驱动杆61运动方向与机体纵轴方向一致；为了使投放物分离动力学过程相似，需要同步解除摆杆旋转限制并赋予摆杆初始角速度，该角速度最大可达30rad/s，所述直线驱动装置6通过动力蓄能传递机构与拨杆4连接，所述动力蓄能传递机构包括设置在机体1内的滑块7，所述滑块7可滑动地设置在导轨8上，所述滑块运动受导轨限制只能沿着与驱动杆61运动方向相近的方向平动，所述导轨8固定设置在机体1内，所述导轨除限制滑块只能沿着导轨运动外，还起到承受滑块推动拨杆时径向力和弯矩的作用，防止径向力和弯矩传递到直线驱动装置的驱动杆上造成驱动杆卡滞，所述滑块7与直线驱动装置6连接，所述直线驱动装置6用于带动滑块7沿导轨8滑动，并在滑块7滑动一段行程且储备一定动能后，与拨杆4接触，并带动拨杆4转动，这段行程可使滑块在与拨杆接触前储备一定的动能，这些动能最终可部分传递给摆杆，有利于在直线驱动装置功率受限的情况下提高摆杆初始角速度。

在本实施例中，所述拨杆4由拨杆主动杆41、拨杆轴42以及对称设置在拨杆轴42两端的拨杆从动杆43组成，所述拨杆主动杆41设置在拨杆轴42中部下方，在所述滑块7上设置有与拨杆主动杆41对应配合滑槽71，拨杆主动杆方向与滑块运动方向近似垂直，所述拨杆从动杆43端部与摆杆3端部对应配合，所述摆杆3的一端与拨杆从动杆43端部对应配合，其另一端通过摆杆轴9与投放物2铰接，所述拨杆主动杆在滑块推动下把滑块的直线运动转换为拨杆绕拨杆轴的转动，拨杆从动杆方向与摆杆近似在一条直线上，拨杆绕拨杆轴的转动带动拨杆从动杆，拨杆从动杆推动摆杆；所述摆杆限位销5一端插在机体1的销孔上，另一端压在摆杆3的上端面，所述摆杆限位销一端压在摆杆表面而不是通过销孔与摆杆连接的原因是这种结构对于加工、装配误差具有更大的容忍度，并且避免了在风洞狭小操作空间内进行孔位对齐的困难操作，所述滑块推动拨杆主动杆，拨杆主动杆带动拨杆从动杆向远离机体方向转动，拨杆从动杆带动摆杆运动，所述摆杆3能够在拨杆从动杆43的带动下，推断摆杆限位销5并使摆杆3获得初始角速度；在所述摆杆3上螺纹连接有竖向布置的摆杆预紧螺钉10，所述摆杆预紧螺钉10穿过摆杆3且摆杆预紧螺钉10的下端部抵靠在机体1上，从而通过摆杆带动投放物贴紧机体，以消除装配间隙导致的投放物晃动。

在风洞投放物分离试验中，根据投放物分离相似准则的要求，为了尽可能小地破坏飞行器模型气动外形，要求机构主要部分位于模型内腔。其中，尺寸较大的直线驱动装置、导轨、滑块完全位于机体模型内腔，仅有部分拨杆、部分摆杆预紧螺钉、部分摆杆限位销露出机体模型，所述机体上部安装有盖板13，对于模型气动外形的破坏较小。

如图6所示，所述转动解锁构件为断裂板11，在所述断裂板11的单面或双面设置有削弱槽12，采用单面开削弱槽断裂板时，向开槽缩小方向弯折，或者采用双面开削弱槽断裂板时，向其中一面弯折，所述断裂板11的一端与机体1下部连接，所述断裂板11的另一端与投放物2的下部连接，所述投放物2在需要投放时，所述摆杆转动控制机构解除对摆杆3的旋转限制，所述投放物2绕断裂板11的削弱槽12旋转，所述投放物2在断裂板11断裂后与机体1分离，所述断裂板11在削弱槽12处弯折断裂前，所述削弱槽12的两个相对的槽壁121互相接触，所述槽壁121互相接触后，断裂板11由削弱槽12处断裂。

在本实施例中，所述削弱槽12呈v形，该形状使削弱槽两个相对的槽壁互相接触时接触面积最大，从而减小接触压强，减弱压缩形变对断裂角度的影响，弯折断裂板11直至削弱槽12两个相对的槽壁121互相接触时弯折的角度为θ2，所述削弱槽12的开槽角度θ2不大于断裂板11的实际断裂角度θ1，所述削弱槽12的槽壁121互相接触使削弱槽12随后的弯折过程中转动部111从断裂板11薄弱部向削弱槽口部方向平移一段距离，断裂板11绕新转动部111继续弯折，使断裂板11薄弱部主要载荷从弯矩变成拉力，最终使断裂板11薄弱部拉断，断裂板即断裂。

其中，所述断裂板的断裂角度设计方法具体为：记断裂板设计断裂角度为θ，实际断裂角度为θ1，弯折断裂板直至削弱槽两个相对的槽壁互相接触时弯折的角度为θ2；由于削弱槽两个相对的槽壁互相接触时挤压压缩的影响和材料断裂时延伸率的影响，使得θ1＞θ2，其中θ2可在机械加工时确定，θ1则需要实际测量，为使θ1与θ之间的偏差达到工程许可的偏差范围内，可以采取如下步骤确定θ2：

a.选择θ2初始值，θ2的初始值可选择一个接近θ的值，在无经验数据的情况下可取为θ，在有经验数据的情况下可根据经验取一个小于θ的值；

b.根据θ2设计加工断裂板；

c.测量断裂板断裂角度θ1；

d.判断断裂角度偏差（θ1-θ）是否在许可的偏差范围内，如果是，则当前θ2即作为最终的结果；如果否，则将θ2减去（θ1-θ）作为新的θ2,重复步骤b～步骤d。

其中，所述断裂板根据设计断裂角度θ的不同，对断裂板材料的韧性要求也不同，验证断裂板材料是否满足设计断裂角度下的韧性要求，根据断裂过程中对剪力的承载需求可用如下方法：

如果断裂板断裂前薄弱处需要始终保持较高的抗剪能力，可用该材料加工θ2取值不小于θ且薄弱部厚度相同的断裂板，如果弯折角度达到θ时，断裂板未出现人眼可见裂缝，则该材料韧性满足要求；如果断裂板断裂前薄弱处不需要始终保持较高的抗剪能力，可用该材料加工θ2取值不小于θ且薄弱部厚度相同的断裂板，如果弯折角度达到θ时，断裂板未完全断裂，则该材料韧性满足要求。

在投放物投放过程中，投放物在气动力作用下绕断裂板削弱槽转动，当投放物转到一定角度后断裂板被折断，投放物与机体之间连接完全断开，投放物可在气动力作用下脱离机体。

本发明的结构横向和竖向所需空间小于纵向所需空间，适合于安装在横向和竖向空间小、纵向空间大的机体内腔，通过滑块在推动拨杆前预先加速蓄积动能的方法降低驱动装置功率需求，可放宽驱动装置在尺寸、能源(气压、电压等)方面的限制，摆杆限位销通过压紧的方式限制摆杆运动，简化了每次试验前的装配工作

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。