用于飞行器动导数测量的俯仰振荡装置的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器性能测试装置，具体地，涉及一种用于飞行器动导数测量的俯仰振荡装置。


背景技术：

2.飞行器的气动设计和控制系统设计都要求提供飞行器在其飞行条件下的动稳定导数数据。飞行器在作姿态改变的动作或受到气流干扰时,会发生偏离平衡姿态的俯仰、偏航或滚转振动。动稳定性研究的目的是预示这些振动的衰减趋势和规律。对于被动式阻尼控制的飞行器来说，飞行器的动态飞行品质和可靠性要求对飞行器动稳定性的预示提出了极高的要求。过低的动稳定性容易导致飞行器的角运动发散，这样，将严重影响飞行器的飞行姿态。因此，动导数的准确预示显得尤为重要。
3.动导数也称动稳定性导数，用来描述飞行器进行机动飞行和受到扰动时的气动特性。是飞行器气动性能设计、控制系统和总体设计中必不可少的气动参数。动稳定性导数对于飞行器设计师们来说是很重要的，因为这些导数能提供飞行器的自然稳定性、控制舵面效率和机动性能，另外这些导数也使得飞行器的几何特性在初步设计过程中呈现着特别重要的意义。
4.获取飞行器的动稳定导数，目前主要方法有理论分析、数值计算和风洞试验，而风洞试验是最直观的获取飞行器动稳定导数的一种方法。目前风洞动稳定导数试验常用的方法是自由振动试验方法和强迫振动试验方法，通过测量作用于模型上的气动力、力矩和测量模型的运动参数，求出其动稳定导数。但目前的振荡测试装置的振频和振幅都比较小，不适用于一些尺寸较大的飞行器。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型提供了一种用于飞行器动导数测量的俯仰振荡装置，该俯仰振荡装置结构稳定、调节方便，能够用于大尺寸飞行器动导数的测量。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于飞行器动导数测量的俯仰振荡装置，该俯仰振荡装置包括依次设置的水平振荡机构、安装基座、偏航角度调节机构、支撑杆以及俯仰角度调节机构，所述水平振荡机构和所述偏航角度调节机构分别固定安装于所述安装基座上，所述俯仰角度调节机构安装于所述支撑杆上；
7.所述水平振荡机构包括直线往复驱动机构，所述直线往复驱动机构与所述安装基座固定连接；
8.所述偏航角度调节机构包括固定安装于所述支撑杆尾端的转轴和安装于所述安装基座上的用于驱动所述转轴旋转的旋转驱动机构；
9.所述俯仰角度调节机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的中部铰接在所述支撑杆的头端，所述第一连杆的一端用于安装所述飞行器、另一端与所述第二连杆铰接，所述第二连杆的另一个端头可活动铰接在所述支撑杆上，以通过该端头的活动实现所述第
一连杆角度的调节。
10.优选地，所述水平振荡机构为油缸或气缸。
11.优选地，所述水平振荡机构还包括振荡滑轨和适配于所述振荡滑轨上的振荡滑块，所述直线往复驱动机构和所述振荡滑块分别与所述安装基座固定连接。
12.具体地，所述旋转驱动机构包括与所述转轴固定连接的第一锥形齿轮、与所述第一锥形齿轮啮合的第二锥形齿轮以及所述第二锥形齿轮的驱动电机，所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮的轴线互相垂直，所述驱动电机固定安装于所述安装基座上。
13.优选地，所述转轴为凸台型，所述转轴的凸台的外壁与轴承连接。
14.具体地，所述支撑杆上设有沿其轴向延伸的俯仰调节滑轨、适配于所述俯仰调节滑轨上的俯仰调节滑块以及用于驱动所述俯仰调节滑块的俯仰驱动缸，所述第二连杆的端头铰接于所述俯仰调节滑块上。
15.优选地，所述安装基座上设有若干用于锁紧所述转轴的锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧座、位于所述锁紧座上的锁紧架、中部可活动连接在所述锁紧架上的锁紧杆，以及第一锁紧缸，所述第一锁紧缸用于驱动所述锁紧杆的一个端头，以使得所述锁紧杆的另一个端头能够抵紧所述转轴。
16.优选地，所述支撑杆的头端固定有u型架，所述u型架上设有第二锁紧缸，所述第二锁紧缸的芯轴穿过所述u型架的两个对应的架体，且所述芯轴的端头固定安装有支架，所述支架的直径大于所述架体上的所述芯轴穿过的孔的直径，所述芯轴的直径小于其穿过的孔的直径；
17.所述第一连杆的中部固定在所述芯轴的杆体上。
18.进一步优选地，所述支架上固定有与所述芯轴同轴的角度传感器。
19.优选地，该俯仰振荡装置还包括吊篮，所述直线往复驱动机构固定在所述吊篮的底部。
20.通过上述技术方案，本实用新型实现了以下有益效果：
21.1、本实用新型通过设置单独的机构调节俯仰角度和偏航角度，并通过直线往复驱动机构驱动振荡，各机构分工明确、结构稳固，能够实现较大频率和幅度的振荡，尤其适用于大尺寸飞行器动导数的测量；
22.2、本实用新型通过设置俯仰锁紧装置，能够具有多种测试模式功能，以满足不同测试需求。
附图说明
23.图1是本实用新型的结构示意图；
24.图2是图1从另一个方向看的示意图；
25.图3是本实用新型中安装基座与水平振荡机构和偏航角度调节机构的连接示意图；
26.图4是图3的a
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a向剖面图；
27.图5是图3的b
‑
b向剖面图；
28.图6是本实用新型中安装基座的结构示意图；
29.图7是本实用新型中锁紧支架和锁紧杆的连接示意图；
30.图8是本实用新型中锁紧支架和第一锁紧缸的连接示意图；
31.图9是本实用新型中第一连杆与锁紧装置的连接示意图；
32.图10是本实用新型另一种实施方式的结构示意图。
33.附图标记说明
34.1安装基座，11锁紧座，12锁紧架，13锁紧杆，14第一锁紧缸
35.2支撑杆，21俯仰调节滑轨，22俯仰调节滑块，23u型架，24第二锁紧缸，241芯轴，242支架，243角度传感器，25俯仰驱动缸
36.31振荡滑轨，32振荡滑块，33双头油缸
37.4转轴，41第一锥形齿轮，42第二锥形齿轮，43驱动电机
38.5第一连杆，6第二连杆
39.7吊篮
40.8飞行器
具体实施方式
41.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
43.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”、“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，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.如图1
‑
图2所示，本实用新型的用于飞行器动导数测量的俯仰振荡装置包括依次设置的水平振荡机构、安装基座1、偏航角度调节机构、支撑杆2以及俯仰角度调节机构，所述水平振荡机构和所述偏航角度调节机构分别固定安装于所述安装基座1上，所述俯仰角度调节机构安装于所述支撑杆2上；
45.所述水平振荡机构包括直线往复驱动机构，所述直线往复驱动机构与所述安装基座1固定连接，用于带动安装基座1以及安装在安装基座1上的部件往复直线运动，以实现振荡；
46.所述偏航角度调节机构包括固定安装于所述支撑杆2尾端的转轴4和安装于所述安装基座1上的用于驱动所述转轴4旋转的旋转驱动机构，旋转驱动机构驱动转轴4旋转，然后带动与转轴4连接的其他部件旋转，以实现偏航角度的调节；
47.所述俯仰角度调节机构包括第一连杆5和第二连杆6，所述第一连杆5的中部铰接在所述支撑杆2的头端，所述第一连杆5的一端用于安装所述飞行器8、另一端与所述第二连杆6铰接，所述第二连杆6的另一个端头可活动铰接在所述支撑杆2上，以通过该端头的活动实现所述第一连杆5角度的调节。
48.在本实用新型的上述技术方案中，飞行器8安装在第一连杆5的头端，驱动第二连
杆6带动第一连杆5活动，实现飞行器8俯仰角度的调节，然后驱动转轴4旋转，调整好飞行器8的偏航角度，再启动直线往复驱动机构进行振荡试验。
49.本实用新型通过单独的机构调节俯仰角度和偏航角度，并通过直线往复驱动机构驱动振荡，各机构分工明确、结构稳固，尤其适用于大尺寸飞行器动导数的测量。
50.作为本实用新型振荡机构的一些实施例，所述水平振荡机构为油缸或气缸，优选为油缸，而为了进一步保证振荡结构的稳定性，可选择双头油缸33。
51.此外，为了保证结构的可靠，还设置了直线往复驱动机构的支撑结构，该支撑结构除了起到支撑作用，还需不会对直线往复运动造成不利影响，即要保证往复运动顺利进行。具体地，所述水平振荡机构还包括振荡滑轨31和适配于所述振荡滑轨31上的振荡滑块32，所述往复驱动机构和所述振荡滑块32分别与所述安装基座1固定连接，优选地，包括两条平行设置的振荡滑轨31，每条振荡滑轨31适配至少两个振荡滑块32(根据安装基座1的大小选择振荡滑块32的使用数量)。当然，除了滑轨滑块方式，还可以采用其他方式，比如滚轮加直线导轨的方式，具体地，该支撑结构包括两条平行设置的直线导轨，每条直线导轨上设置至少两个滚轮(根据安装基座1的大小选择滚轮的使用数量)，安装基座1固定安装在滚轮的安装架上。
52.以下是转轴4的旋转驱动机构的具体实施方式。
53.如图3
‑
图5所示，旋转驱动机构包括与所述转轴4固定连接的第一锥形齿轮41(齿痕位于齿轮面上)、与所述第一锥形齿轮41啮合的第二锥形齿轮42以及所述第二锥形齿轮42的驱动电机43，所述第一锥形齿轮41和所述第二锥形齿轮42的轴线互相垂直，所述驱动电机43固定安装于所述安装基座1上。该种情况下，所述转轴4优选为凸台型，所述转轴4的凸台的外壁与轴承连接，以保证转轴4转动的顺利进行，对应地，安装基座1需设置与凸台对应的凹陷部位。
54.此外，旋转驱动机构还可以是与所述转轴4固定连接的第一圆柱齿轮以及与第一圆柱齿轮适配的第二圆柱齿轮，圆柱齿轮的齿痕在外壁上，该种情况下，两个圆柱齿轮的轴线平行设置。第二圆柱齿轮用电机驱动，以带动第一圆柱齿轮转动，进而实现转轴4的转动。
55.如上所述，驱动第二连杆6带动第一连杆5活动，实现了飞行器8俯仰角度的调节，具体地，第二连杆6铰接在所述支撑杆2上的端头可以沿支撑杆2活动，该活动的路径可以沿支撑杆2的轴线，也可以不沿支撑杆2的轴线，而作为一种优选实施方式，如图1所示，所述支撑杆2上设有沿其轴向延伸的俯仰调节滑轨21、适配于所述俯仰调节滑轨21上的俯仰调节滑块22以及用于驱动所述俯仰调节滑块22的俯仰驱动缸25，所述第二连杆6的端头铰接于所述俯仰调节滑块22上。俯仰驱动缸25带动俯仰调节滑块22在俯仰调节滑轨21滑动，带动第二连杆6上行或下移，第一连杆5也会随之运动，端头与支撑杆2之间的角度也随之变化，从而实现俯仰角度的调节。俯仰驱动缸25优选采用电动缸，固定在支撑杆2上即可，电动缸芯轴的端头铰接在俯仰调节滑块22上。
56.根据上述装置将偏航角度调节好后，正常情况下，因为驱动电机43不工作，转轴4的旋转驱动机构不会转动，即具有一定的稳定性，但为了进一步提升该稳定性，如图6
‑
图8所示，在所述安装基座1上设有若干用于锁紧所述转轴4的锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧座11、位于所述锁紧座11上的锁紧架12、中部可活动连接在锁紧架12上的锁紧杆13，以及第一锁紧缸14，所述第一锁紧缸14用于驱动所述锁紧杆13的一个端头，以使得所述第一锁
紧缸14的另一个端头能够抵紧所述转轴4，即锁紧杆13能够以锁紧架12为基点进行摆动，在需要锁紧时，第一锁紧缸14的芯轴伸长，带动锁紧杆13与之可接触的端头上抬，而另一个端头下压进而与转轴4紧密接触，以进一步防止转轴4在测试过程中的转动，从而保证测试结果的可靠性；当不需要锁紧转轴4时，回缩第一锁紧缸14的芯轴即可。
57.本实用新型的装置可根据需要进行不同的测试，飞行器8在测试过程中俯仰振荡或者不俯仰振荡，需要俯仰振荡的情况下，俯仰角度调节机构需做往复运动，以实现俯仰振荡；不需要俯仰振荡的情况下，在运用上述装置将俯仰角度调节好后，因第二连杆6端头位置已定，俯仰角度也就固定，但是因为第一连杆5的中部是铰接在支撑杆2的端头上的，会有一定的活动空间，这就可能导致飞行器8在测试过程中会存在一定的晃动，影响测量结果，为了解决该问题，可以通过尽量减小铰接处的活动空间来尽量避免；另一方面，还可以用锁紧装置将铰接位置锁紧，具体锁紧方式为：如图2和图9所示，所述支撑杆2的头端固定有u型架23，所述u型架23上设有第二锁紧缸24，所述第二锁紧缸24的芯轴241穿过所述u型架23的两个对应的架体，且所述芯轴241的端头固定安装有支架242，即该支架242和第二锁紧缸24的缸体分别位于u型架23的两个架体的外壁上，所述支架242的直径大于所述架体上的所述芯轴241穿过的孔的直径，所述芯轴241的直径小于其穿过的孔的直径；所述第一连杆5的中部固定在所述芯轴241的杆体上。该种情况下，当用第二连杆6带动第一连杆5动作前，第二锁紧缸24的芯轴241伸长，使得支架242与u型架23不紧贴，然后第二连杆6带动第一连杆5动作，芯轴241随之转动，实现俯仰角度的调节，俯仰角度调节好后，第二锁紧缸24的芯轴241缩短，带动支架242与u型架23紧贴，这样，在测试过程中，就不容易产生晃动，进而保证飞行器8不需要俯仰振荡情况下测试结果的准确性。
58.在上述技术方案的基础上，为了精确获得俯仰的角度，可在所述支架242上固定设与所述芯轴241同轴的角度传感器243，以方便获得俯仰角度与测试结果一一对应的关系，进而方便后续分析。
59.为了方便将上述机构整体放入测试环境中，该俯仰振荡装置还包括机构整体的安装机构，该安装机构上留有安装位置，以固定安装在测试环境中。如图10所示，该安装机构可以是平板或者吊篮7，所述直线往复驱动机构固定在平板上或者吊篮7的底部。当选用吊篮7时，吊篮7的侧壁上优选设置多个开口，以减小吊篮7的风阻。
60.以下是本实用新型的一个优选实施方式。
61.如图1
‑
图10所示，该用于飞行器动导数测量的俯仰振荡装置包括吊篮7、水平振荡机构、安装基座1、偏航角度调节机构、支撑杆2以及俯仰角度调节机构。
62.水平振荡机构包括双头油缸33、振荡滑轨31和适配于振荡滑轨31上的振荡滑块32，振荡滑轨31以及双头油缸33的端头固定安装在吊篮7的底部，双头油缸33的缸体与安装基座1的中部固定连接，安装基座1固定在振荡滑块32上；
63.偏航角度调节机构包括固定安装于支撑杆2尾端的转轴4、与转轴4固定连接的第一锥形齿轮41、与第一锥形齿轮41啮合的第二锥形齿轮42以及第二锥形齿轮42的驱动电机43，安装基座1包括平板和位于该平板上的圆筒。转轴4为凸台型，安装基座1的圆筒内形成有与该凸台对应的台阶，转轴4与凸台相背的底面与支撑杆2固定安装，凸台的外壁依次与轴承和连接第二锥形齿轮42固定连接，第二锥形齿轮42轴线与第一锥形齿轮41轴线互相垂直，驱动电机43固定设有圆筒的筒壁上。该圆筒靠近支撑杆2的一端上设有三个锁紧机构，
锁紧机构包括锁紧座11、位于所述锁紧座11上的锁紧架12、中部可活动连接在锁紧架12上的锁紧杆13以及用于驱动所述锁紧杆13的一个端头的第一锁紧缸14；
64.支撑杆2的头端固定有u型架23，u型架23上设有第二锁紧缸24，第二锁紧缸24的芯轴241穿过u型架23的两个对应的架体，且芯轴241的端头固定安装有支架242，支架242的直径大于架体上的芯轴241穿过的孔的直径，芯轴241的直径小于其穿过的孔的直径，支架242上固定设与芯轴241同轴的角度传感器243；俯仰角度调节机构包括第一连杆5、第二连杆6、设于支撑杆2上并沿其轴向延伸的俯仰调节滑轨21、适配于俯仰调节滑轨21上的俯仰调节滑块22以及调节油缸，调节油缸的芯轴的端头铰接在俯仰调节滑块22上，第一连杆5为l型，第一连杆5的中部固定在芯轴241的杆体上，第一连杆5的一端用于安装飞行器8、另一端与第二连杆6铰接，第二连杆6的另一端与俯仰调节滑块22铰接。
65.该俯仰振荡装置在使用时，将飞行器8安装在第一连杆5的端头上。
66.不需要俯仰振荡的情况下：伸长第二锁紧缸24的芯轴241使支架242不再紧贴u型架23，然后启动俯仰调节滑块22的调节油缸带动俯仰调节滑块22在俯仰调节滑轨21上运动，角度传感器243读取俯仰角度，到达预设的角度后，关闭调节油缸，缩短第二锁紧缸24的芯轴241使支架242紧贴u型架23以实现锁紧；然后，启动驱动电机43，驱动转轴4转动，到预设的偏航角度，关闭驱动电机43，伸长第一锁紧缸14的芯轴使锁紧杆13锁紧转盘4；最后，开启双头油缸33进行水平振荡。
67.需要俯仰振荡的情况下：伸长第二锁紧缸24的芯轴241使支架242不再紧贴u型架23；然后，启动驱动电机43，驱动转轴4转动，到预设的偏航角度，关闭驱动电机43，伸长第一锁紧缸14的芯轴使锁紧杆13锁紧转盘4；最后，开启双头油缸33进行水平振荡，开启俯仰振荡油缸进行俯仰振荡。
68.由以上描述可以看出，本实用新型具有以下优点：本实用新型通过设置单独的机构调节俯仰角度和偏航角度，并通过直线往复驱动机构驱动振荡，各机构分工明确、结构稳固，能够实现较大频率和幅度的振荡，尤其适用于大尺寸飞行器动导数的测量；本实用新型通过设置俯仰锁紧装置，能够具有多种测试模式功能，以满足不同测试需求。
69.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
70.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
71.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。