飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量技术，具体涉及一种飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置及方 法。
【背景技术】
[0002] 空间飞行器全物理地面仿真试验对于飞行器的研制具有重要的意义，其核心设备 是基于气浮球轴承构建的气浮仿真系统，在仿真设计中需要对系统的惯量特性进行测量和 调整，使之满足设计要求，因此针对飞行器模拟气浮转台转动惯量的测量与调整方法的研 究具有重要的意义。
[0003] 经检索文献发现，李季苏、牟小刚等在论文"大型卫星三轴气浮台全物理仿真系 统"（见《控制工程》，2001年，第3期，页码22-26)中介绍了一种大型卫星三轴气浮台全物 理仿真系统的组成、技术指标和用途等。
[0004] 中国发明专利【申请号】CN201410484621. 1，专利名称为"一种在线测量回转体转动 惯量的方法及装置"，将待测回转体与测量设备相连，通过安装不同的标准惯量盘，时间同 步系统控制执行落体实验，数据采集系统记录位移数据，从而获得被测回转体的转动惯量， 但该方法不适用于气浮台转动惯量的测量。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置及方法，原理 简单、工程上易于实现、便于维护。
[0006] 本发明采用以下技术方案予以实现：
[0007] -种飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置，包括基座、气浮轴承副、实验台面、 两个桁架、台下挂舱和桁架惯量调整模块；气浮轴承副安装在基座上，实验台面安装在气浮 轴承副上，桁架安装在实验台面两侧，台下挂舱安装在实验台面的下面，桁架惯量调整模块 安装在桁架上；所述的两个桁架对称安装在实验台面的两侧。
[0008] 本发明还具有如下技术特征：
[0009] 采用如上所述的飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置得出的一种飞行器模拟 气浮台惯量调节与测量方法，步骤为：
[0010] 第一步：粗调整，采用理论计算的方式，在计算机设计模型上进行惯量的预分配， 选择或更换适当规格的配重块并安装在桁架惯量调整模块上；装配重块时，需在桁架两端 圆盘处成对安装；
[0011] 第二步：在设备安装好之后，测量系统的转动惯量：
[0012] 将台体浮起并经过水平调整后，采用飞轮驱动，使气浮台产生一个角加速度a :， 则飞轮对气浮台施加的推力矩M为：
[0013] M = Ja j (1)
[0014] 若气浮台受力时间为At，则式（1)改写成
[0015]JA〇1=MAt(2)
[0016] 式中：J--气浮台转动惯量；
[0017]A%--气浮台在M的作用下，角速度的增量；
[0018]由于推力矩M未知，为求转动惯量J的值，还需在气浮台上附加已知质量，附加质 量对气浮台的附加转动惯量也是已知的，该附加质量由配重块代表，再进行上述测试，由此 得式（3)
[0019] (J+AJ)Ao2=MAt(3)
[0020] 式中：AJ--已知附加的转动惯量；
[0021]A?2--气浮台有附加质量时在M的作用下，角速度的增量；
[0022] 两次测试中M、At保持不变，联合（2) _(3)式，得：
[0023]JA?1= (J+AJ)A? 2 (4)
[0024] 则有
[0025]
(5)
[0026] 由于AJ已知，两次测试中的角速度增量A%、A?2通过测量得到，即为两次测 量时最大角速度，则由（5)式求出气浮台的转动惯量。
[0027] 第三步：根据计算的转动惯量和预期设定值进行比较，并在桁架两端圆盘处成对 增减质量块。
[0028] 本发明的优点和特点：
[0029] 本发明适用于气浮台转动惯量的测量，原理简单，采用在实验台两侧挂装桁架的 方式，便于安装维护，工程上易于实现。
【附图说明】
[0030] 图1是飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置的侧视图；
[0031] 图2是飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置俯视图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
[0033] 实施例1
[0034] 结合图1-2, 一种飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置，包括基座1、气浮轴承 副2、实验台面3、两个桁架4、台下挂舱5和桁架惯量调整模块6 ;气浮轴承副2安装在基座 1上，实验台面3安装在气浮轴承副2上，桁架4安装在实验台面3两侧，台下挂舱5安装 在实验台面3的下面，桁架惯量调整模块6安装在桁架4上。基座1为整个系统的承载基 础，实验台面3是试验载荷的安装区域，预留了各种安装支架的安装基准和固定螺孔，台下 挂舱5可以安放电池、工控机及变压器等电气配套装置，也可以用来增减质量块进行惯量 调整，两个桁架4对称安装在实验台面3的两侧，这种结构设计原理简单、加工运输拆卸方 便；桁架4上设计有安装面，可以安装没有安装精度要求的设备；安装在桁架4上的桁架惯 量调整模块6可以安装不同质量的配重块，配重块的安装位置可以前后调整，从而提高转 动惯量调整的灵活性，实现不同惯量的调整。
[0035] 实施例2
[0036] 采用如实施例1所述的的飞行器模拟气浮台惯量调节与测量装置得出的一种飞 行器模拟气浮台惯量调节与测量方法，步骤为：
[0037] 第一步：粗调整，采用理论计算的方式，在计算机设计模型上进行惯量的预分配， 选择或更换适当规格的配重块并安装在桁架惯量调整模块上；装配重块时，需在桁架两端 圆盘处成对安装；
[0038] 第二步：在设备安装好之后，测量系统的转动惯量：
[0039]将台体浮起并经过水平调整后，采用飞轮驱动，使气浮台产生一个角加速度a:， 则飞轮对气浮台施加的推力矩M为：
[0040] M=Jaj(1)
[0041] 若气浮台受力时间为At，则式（1)改写成
[0042]JA〇1=MAt(2)
[0043] 式中：J--气浮台转动惯量；
[0044]A --气浮台在M的作用下，角速度的增量；
[0045]由于推力矩M未知，为求转动惯量J的值，还需在气浮台上附加已知质量，附加质 量对气浮台的附加转动惯量也是已知的，该附加质量由配重块代表，再进行上述测试，由此 得式（3)
[0046] (J+AJ)Ao2=MAt(3)
[0047] 式中：AJ--已知附加的转动惯量；
[0048] A?2--气浮台有附加质量时在M的作用下，角速度的增量；
[0049] 两次测试中M、At保持不变，联合（2) _(3)式，得：
[0050]JA?1= (J+AJ)A? 2 (4)
[0051] 则有
[0052]
(5)
[0053] 由于AJ已知，两次测试中的角速度增量A%、A?2通过测量得到，