雷电流试验中飞机雷达罩的多向调节装置及其调节方法与流程

本发明涉及飞机雷达罩雷电流试验技术领域，具体为一种飞机雷达罩雷电流试验多向调节装置及其调节方法。

背景技术：

在飞机雷达罩雷电流试验过程中，雷达罩需要调整至不同的角度进行雷电流试验。现有技术中，对于飞机雷达罩的角度调节，需要借助专用的试验工装，通过人工调节以获得雷达罩雷电流试验时所需的空间位置，且专用试验工装均通过雷达罩外形面进行固定。现有的技术中存在以下不足之处：

雷达罩雷电流试验的前期准备工作所需周期长、试验成本高。由于不同雷达罩外形面形状各有不同，每个雷达罩在进行雷电流试验时所用的工装均为有不同之处，因此在新型雷达罩进行雷电流试验前，需要重新设计制造该雷达罩雷电流试验过程中所需的专用工装，这一前期准备过程将耗费了大量的时间、人力资源、原材料成本以及制造成本。且在雷达罩雷电流试验完成后，该雷达罩一般不再需要重复进行雷电流试验，该雷达罩所用的专用试验工装无法重复利用。

雷达罩雷电流试验过程中，雷达罩的位置调整将耗费大量时间以及人力资源。在雷达罩位置调整的过程中，需要人为的调整雷达罩，并且在调整的过程中需要时刻测量雷达罩空间角度，从而定位雷达罩。这是一个反复调整的过程，所需调整周期长。且一个雷达罩雷电流试验过程中需要多次调整雷达罩的位置，这将延长飞机雷达罩雷电流试验的周期，同时在调节过程中需要多人同时进行操作。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提供一种雷电流试验中飞机雷达罩的多向调节装置及其调节方法，以期能够快速精准的调节飞机雷达罩在雷电流试验过程中所需的空间位置，并且减少试验前期的准备工作，同时缩减雷达罩雷电流试验过程中所需的时间，降低整个试验的成本，从而节约飞机雷达罩雷电流试验过程中的人力和资源成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明一种雷电流试验中飞机雷达罩的多向调节装置的特点包括：吊装接头、经度调节机构、连接轴、纬度调节机构、涡轮轴、雷达罩安装架和雷达罩安装座；

所述经度调节机构包括：经度调节半球、经度调节蜗轮、经度调节蜗杆；

所述纬度调节机构包括：纬度调节半球、纬度调节蜗轮、纬度调节蜗杆；

所述吊装接头的另一侧通过螺母与经度调节半球的顶点固接，在所述经度调节半球的对称轴线上设置有连接轴；且所述连接轴通过设置在经度调节半球底部内侧的深沟球轴承和推力球轴承来安装；在所述连接轴的一侧设置有凸台，另一侧设置有凹槽；在所述连接轴上套装有所述经度调节涡轮；在所述经度调节涡轮上同轴固接有第一齿轮，所述第一齿轮与第一多圈电位器上的齿轮相配合；

在所述经度调节涡轮上设置有凹槽；所述凸台与所述经度调节涡轮上的凹槽相嵌合；所述经度调节涡轮与所述经度调节蜗杆相配合；所述经度调节涡杆的一侧固接有第二齿轮；且所述第二齿轮与设置在经度调节半球内壁上的经度调节步进电机的齿轮相配合；

所述连接轴上的凹槽与设置在纬度调节半球上的凸台相嵌合，并通过螺母压紧，从而形成所述经度调节机构和纬度调节机构的连接结构，且由经度调节半球和纬度调节半球组成球形结构，且所述球形结构的球心处于所述纬度调节半球内；在所述纬度调节半球上开设有对称的滑动槽；

在所述纬度调节半球的球心位置的横轴上通过轴承安装有所述涡轮轴；在所述涡轮轴的中间位置处固接有所述纬度调节蜗轮；在所述纬度调节蜗轮上固接第三齿轮，所述第三齿轮与第二多圈电位器上的齿轮相配合；

所述纬度调节蜗轮和所述纬度调节蜗杆相配合；在所述纬度调节蜗杆的一侧固接有第四齿轮，且所述第四齿轮与设置在纬度调节半球内壁上的纬度调节步进电机的齿轮相配合；

在所述涡轮轴上，且处于所述纬度调节蜗轮的两侧对称安装有所述雷达罩安装架，且所述雷达罩安装架处于所述对称的滑动槽内，在所述雷达罩安装架的底部固定有雷达罩安装座，且所述雷达罩安装座与雷达罩固接；

所述雷达罩安装架和雷达罩安装座在所述涡轮轴的带动下绕着纬度调节半球的外圆周转动。

本发明所述的多向调节装置的调节方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、在所述吊装接头上设置有经纬度调节电气接口，且所述经纬度调节电气接口分别与第一多圈电位器和第二多圈电位器相连；

步骤2、在调整雷达罩位置时，所述经纬度调节接口与外部雷达罩位置调节器连接，使得所述的经纬度调节电气接口接通；

步骤3、所述第一多圈电位器和所述第二多圈电位器分别输出第一位置信号θ1和第二位置信号θ2给所述外部雷达罩位置调节器；

步骤4、所述外部雷达罩位置调节器根据所述第一位置信号θ1以及所述第一多圈电位器与所述第一齿轮之间的第一传动比i1确定所述经度调节涡轮在当前时刻所处的空间经度位置θ1′，并作为所述雷达罩安装座的空间经度位置，其关系为：

步骤5、所述雷达罩经纬度调节器获取雷达罩所需调整到的经度并根据所述雷达罩安装座的空间经度位置θ1′、所述经度调节步进电机与所述经度调节蜗杆的第三传动比i1′以及所述经度调节蜗杆与所述经度调节蜗轮的第四传动比i″1，确定所述经度调节步进电机的旋转角度θ″1，从而调整所述雷达罩安装座的位置至所需调整到的经度其关系为：

步骤6、所述外部雷达罩位置调节器通过所述第二位置信号θ2与所述第二多圈电位器与所述第二齿轮之间的第二传动比i2确定所述纬度调节涡轮在当前时刻所处的空间纬度位置位置θ2′，并作为雷达罩安装座的空间纬度位置，其关系为

步骤7、所述雷达罩经纬度调节器获取雷达罩所需调整到的纬度并根据所述雷达罩安装座的空间纬度位置θ′2、所述纬度调节步进电机与所述纬度调节蜗杆的第五传动比i′2以及所述纬度调节蜗杆与所述纬度调节蜗轮的第六传动比i″2，确定所述纬度调节步进电机(11的旋转角度θ″2，从而调整所述雷达罩安装座位置的位置至所需调整到的经纬其关系为：

步骤8、当所述雷达罩安装座调整到所需的经纬度位置时，所述雷达罩也到达指定的经纬度位置，并断开所述经纬度调节电气接口，从而通过涡轮蜗杆的自锁性固定所述雷达罩的空间位置，并完成所述雷达罩的调节。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明通过雷达罩安装座与雷达罩底面连接，使该工装适用于大部分雷达罩在雷电流试验过程中的安装要求，从而缩短了不同雷达罩雷电流试验前期准备工作所需的时间，而且实现了工装的一次制作反复使用，降低了雷达罩雷电流试验所需工装的投入成本，且减少了资源的浪费。同时雷达罩底座为可拆卸装置，可对其进行单独的调整以适用于特殊的雷达罩的安装要求，该装置的更改设计制作周期短，且更改成本低廉。

2、本发明通过第一多圈电位器与第二多圈电位器获得雷达罩所处的空间位置；通过雷达罩位置调节器内置的位置调节算法，控制经度调节步进电机与纬度调节步进电机调整雷达罩到指定的空间位置，使得该装置能够快速准确的将雷达罩调节至所需空间位置；并且该调节装置只需一人输入所需的空间角度即可完成雷达罩的调节，节省了人力资源。

3、本发明通过蜗轮蜗杆的自锁性能，使整个装置在断电的情况下仍能保证雷达罩的空间位置不变，从而保证了该装置在试验过程中不接地，确保了这个装置不影响雷电流路径。

附图说明

图1为本发明雷电流试验中飞机雷达罩的多向调节装置示意图；

图2为本发明调节装置中连接轴的结构示意图；

图3为本发明经度调节半球与纬度调节半球连接方式示意图；

图中标号：1.吊装接头；2.经纬度调节电气接口；3.经度调节半球；4.经度调节步进电机；5.经度调节涡轮；6.经度调节蜗杆；7.连接轴；8.推力球轴承；9.深沟球轴承；10.纬度调节半球；11.纬度调节步进电机；12.纬度调节涡杆；13.纬度调节蜗轮；14.涡轮轴；15.雷达罩安装架；16.雷达罩安装座；17.第一多圈电位器；18.第一齿轮；19.第二多圈电位器；20.第三齿轮。

具体实施方式

本实施例中，如图1所示，一种雷电流试验中飞机雷达罩的多向调节装置包括：吊装接头1、经度调节机构、连接轴7、纬度调节机构、涡轮轴14、雷达罩安装架15和雷达罩安装座16；

其中，经度调节机构包括经度调节半球3、经度调节蜗轮6、经度调节蜗杆5；

纬度调节机构包括：纬度调节半球10、纬度调节蜗轮13、纬度调节蜗杆12；

吊装接头1的一侧与外部吊装结构固接从而形成多向调节装置的空中垂直悬置状态，其中吊装接头1采用外螺纹，外部吊装结构采用内螺纹，这种螺纹连接结构稳定可靠，容易实现；

吊装接头1的另一侧通过螺母与经度调节半球3的顶点固接，在经度调节半球3的对称轴线上设置有连接轴7；且连接轴7通过设置在经度调节半球3底部内侧的深沟球轴承9和推力球轴承8来安装；连接轴7如图2所示，其一侧设置有凸台，另一侧设置有凹槽；在连接轴7上套装有经度调节涡轮6；在经度调节涡轮6上同轴固接有第一齿轮18，第一齿轮18与第一多圈电位器17上的齿轮相配合；本实例中第一齿轮18与第一多圈电位器17上齿轮的传动比为0.12，因为10圈的多圈电位器比较容易获得，在保证雷达罩经度旋转角度达到-180°～180°的情况下，该传动比因应大于等于0.1；且该值越小，反馈的角度越高；又考虑到步进电机的步进角度为一定值，调整过程中雷达罩经度旋转角度会超过-180°～180°，这里传动比取值需要留有一定的余量。

经度调节涡轮6上设置有凹槽；凸台与经度调节涡轮6上的凹槽相嵌合；经度调节涡轮6与经度调节蜗杆5相配合；经度调节涡杆5的一侧固接有第二齿轮；且第二齿轮与设置在经度调节半球3内壁上的经度调节步进电机4的齿轮相配合；

如图3所示，连接轴7上的凹槽与设置在纬度调节半球10上的凸台相嵌合，并通过螺母压紧，从而形成经度调节机构和纬度调节机构的连接结构，且由经度调节半球3和纬度调节半球10组成球形结构，且球形结构的球心处于纬度调节半球10内；且在纬度调节半球10上开设有对称的滑动槽；本实例中球心到经度调节机构和纬度调节机构交界面与该交界面到经度调节半球顶部的比值为1:1，从而保证纬度调节半球10上的滑动槽能够开至±120°，该比值越大，纬度调节范围越大，但是最大值将受到经度调节机构所占空间限制。

纬度调节半球10的球心位置的横轴上通过轴承安装有涡轮轴14；在涡轮轴14的中间位置处固接有纬度调节蜗轮13；在纬度调节蜗轮13上固接第三齿轮20，第三齿轮20与第二多圈电位器19上的齿轮相配合；本实例中第三齿轮20与第二多圈电位器19上齿轮的传动比为0.12，因为10圈的多圈电位器比较容易获得，在保证雷达罩经度旋转角度达到-120°～120°的情况下，该传动比因应大于等于0.067；又考虑到加工成本，采用与第一齿轮18、第一多圈电位器17上的齿轮相同的齿轮。

纬度调节蜗轮13和纬度调节蜗杆12相配合；在纬度调节蜗杆12的一侧固接有第四齿轮，且第四齿轮与设置在纬度调节半球10内壁上的纬度调节步进电机11的齿轮相配合；

涡轮轴14上，且处于纬度调节蜗轮13的两侧对称安装有雷达罩安装架15，且雷达罩安装架15处于对称的滑动槽内，在雷达罩安装架15的底部固定有雷达罩安装座16，且雷达罩安装座16与雷达罩固接；本例中雷达罩安装架15与雷达罩安装座16、雷达罩安装座16与雷达罩均采用螺栓连接；采用螺栓连接结构加工拆卸方便。

雷达罩安装架15和雷达罩安装座16在涡轮轴14的带动下绕着纬度调节半球10的外圆周转动。

本实施例中，一种基多向调节装置的调节方法是按如下步骤进行：

步骤1、在吊装接头1上设置有经纬度调节电气接口2，且经纬度调节电气接口2分别与第一多圈电位器17和第二多圈电位器19相连；

步骤2、在调整雷达罩位置时，经纬度调节接口2与外部雷达罩位置调节器连接，使得的经纬度调节电气接口2接通；

步骤3、第一多圈电位器17和第二多圈电位器19分别输出第一位置信号θ1和第二位置信号θ2给外部雷达罩位置调节器；

步骤4、外部雷达罩位置调节器根据第一位置信号θ1以及第一多圈电位器17与第一齿轮18之间的第一传动比i1确定经度调节涡轮6在当前时刻所处的空间经度位置θ′1，并作为雷达罩安装座16的空间经度位置，其关系为：

步骤5、雷达罩经纬度调节器获取雷达罩所需调整到的经度并根据雷达罩安装座16的空间经度位置θ′1、经度调节步进电机4与经度调节蜗杆5的第三传动比i′1以及经度调节蜗杆5与经度调节蜗轮6的第四传动比i″1，确定经度调节步进电机4的旋转角度θ″1，从而调整雷达罩安装座16的位置至所需调整到的经度其关系为：

利用式(1)得到经度调节的精度δ1：

式(1)中，θsa1为经度调节步进电机4的步进角度；

步骤6、外部雷达罩位置调节器通过第二位置信号θ2与第二多圈电位器19与第二齿轮20之间的第二传动比i2确定纬度调节涡轮13在当前时刻所处的空间纬度位置位置θ2′，并作为雷达罩安装座16的空间纬度位置，其关系为

步骤7、雷达罩经纬度调节器获取雷达罩所需调整到的纬度并根据雷达罩安装座16的空间纬度位置θ′2、纬度调节步进电机11与纬度调节蜗杆12的第五传动比i′2以及纬度调节蜗杆12与纬度调节蜗轮13的第六传动比i″2，确定纬度调节步进电机11的旋转角度θ″2，从而调整雷达罩安装座位置16的位置至所需调整到的经纬其关系为：

利用式(2)得到纬度度调节的精度δ2：

式(2)中，θsa2为纬度调节步进电机11的步进角度。

步骤8、当雷达罩安装座16调整到所需的经纬度位置时，雷达罩也到达指定的经纬度位置，并断开经纬度调节电气接口2，从而通过涡轮蜗杆的自锁性固定雷达罩的空间位置，并完成雷达罩的调节。