飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统的制作方法
【专利摘要】一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，包括机身机头组件、飞机模型体轴系纵轴、左电机及编码器、左电机安装座、左联轴器、左前轴承座、左前轴承、左边条翼、左边条翼转轴、左边条翼转轴轴线、左后轴承、左后轴承座、左主翼、右电机及编码器、右电机安装座、右联轴器、右前轴承座、右前轴承、右边条翼、右边条翼转轴、右边条翼转轴轴线、右后轴承、右后轴承座、右主翼、计算机、左电机驱动器和右电机驱动器，右边条翼与右边条翼转轴固定，左电机及编码器带动左边条翼沿左边条翼转轴轴线偏转；右电机及编码器带动右边条翼沿右边条翼转轴轴线偏转；本系统结构稳定，能够实现边条翼上反角动态变化，还能够控制边条翼上反角的运动参数。
【专利说明】飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统。
【背景技术】
[0002]传统的飞机设计中，边条翼作为一个固定部件，与飞机相对固定，而在布局选型时，为了确定边条翼和飞机之间的相对关系，在风洞试验模拟中设计一些固定角片，用于固定和连接边条翼与飞机模型，这些角片只能实现既有设计的角度，不能连续调整或动态变化。
[0003]随着飞机布局技术的提升，对边条翼提出了新的使用需求:某些情况下需要边条翼角度连续变化，用于实现静态控制；某些情况下需要边条翼动态改变状态，起到舵面作用或主动流动控制作用。因此，传统的固定角片连接方式已经不能满足这种需求。
【发明内容】
[0004]针对以上问题，本发明公开一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，包括机身机头组件、飞机模型体轴系纵轴、左电机及编码器、左电机安装座、左联轴器、左前轴承座、左前轴承、左边条翼、左边条翼转轴、左边条翼转轴轴线、左后轴承、左后轴承座、左主翼、右电机及编码器、右电机安装座、右联轴器、右前轴承座、右前轴承、右边条翼、右边条翼转轴、右边条翼转轴轴线、右后轴承、右后轴承座、右主翼、计算机、左电机驱动器和右电机驱动器，计算机分别与左电机驱动器、右电机驱动器电信号连接，左电机驱动器与左电机及编码器电信号连接，右电机驱动器与右电机及编码器电信号连接；左主翼、右主翼、左前轴承座、左后轴承座、右前轴承座、右后轴承座固定在机身机头组件上；左边条翼与左边条翼转轴固定，左边条翼转轴由左前轴承和左后轴承支撑，左前轴承安装在左前轴承座上，左后轴承安装在左后轴承座；左电机及编码器通过螺纹连接安装在左电机安装座上，左电机安装座固定在机身机头组件上，左电机及编码器通过左联轴器与左边条翼转轴同轴连接；右边条翼与右边条翼转轴固定，右边条翼转轴由右前轴承和右后轴承支撑，右前轴承安装在右前轴承座上，右后轴承安装在右后轴承座上；右电机及编码器通过螺纹连接安装在右电机安装座，右电机安装座固定在机身机头组件上，右电机及编码器通过右联轴器与右边条翼转轴同轴连接；左边条翼转轴轴线和右边条翼转轴轴线通过飞机模型体轴系纵轴的纵向对称面对称布置，平行于飞机模型体轴系纵轴，或与飞机模型体轴系纵轴共面且关于飞机模型体轴系纵轴对称，或与飞机模型体轴系纵轴异面；计算机通过左电机驱动器和右电机驱动器分别向左电机及编码器和右电机及编码器发送控制指令，控制左电机及编码器和右电机及编码器实现可控偏转；左边条翼转轴、左联轴器和左电机及编码器同轴布置，左电机及编码器通过左联轴器同轴驱动左边条翼转轴，带动左边条翼沿左边条翼转轴轴线偏转，实现左边条翼的上反角变化；右边条翼转轴、右联轴器和右电机及编码器同轴布置，右电机及编码器通过右联轴器同轴驱动右边条翼转轴，带动右边条翼沿右边条翼转轴轴线偏转，实现右边条翼的上反角变化；同时，左电机及编码器和右电机及编码器能够把电机的实时位置反馈给左电机驱动器和右电机驱动器进而反馈给计算机以实现位置反馈、准确确定实时位置。
[0005]本发明还具有如下技术特征:
[0006]1、如上所述的一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，其控制及反馈具体实施步骤是:
[0007]第一步，计算机向左电机驱动器和右电机驱动器发送偏转控制指令和同步/异步控制指令；
[0008]第二步，左电机驱动器和右电机驱动器把指令分别传送给左电机及编码器和右电机及编码器；
[0009]第三步，左电机及编码器和右电机及编码器分别驱动左边条翼转轴和右边条翼转轴实现指令性转动，左边条翼转轴和右边条翼转轴分别带动左边条翼和右边条翼实现指令性转动；
[0010]第四步，左电机及编码器和右电机及编码器将实时位置信息分别反馈给左电机驱动器和右电机驱动器，进而再反馈给计算机，用于反馈控制。
[0011]2、如上所述的左边条翼和右边条翼的偏转控制指令有三种方式，分别为阶梯式偏转控制指令、匀速运动控制指令和谐波振荡运动控制指令；其中，阶梯式偏转控制指令能够实现边条翼上反角的阶梯式变化，即静态调节上反角角度；匀速运动控制指令能够调节左边条翼和右边条翼匀速运动的角位移和速度；谐波振荡运动控制指令能够调节左边条翼和右边条翼运动的振幅、频率和初始相位角。
[0012]3、如上所述的左边条翼和右边条翼的同步/异步控制指令有五种方式，分别为单独偏转控制指令、同相位同步偏转控制指令、反相位即180°相位差同步偏转控制指令、任意相位差同步偏转控制指令和异步偏转控制指令；单独偏转控制指令用于实现左边条翼和右边条翼单独可控偏转，同相位同步偏转控制指令用于实现左边条翼和右边条翼同相位同步可控偏转，反相位即180°相位差同步偏转控制指令用于实现左边条翼和右边条翼反相位同步可控偏转，任意相位差同步偏转控制指令用于实现左边条翼和右边条翼任意相位差同步可控偏转，异步偏转控制指令用于实现左边条翼和右边条翼异步可控偏转。
[0013]本发明的有益效果和优点:
[0014]本系统实现了边条翼上反角可控偏转运动，改变了传统的风洞试验采用固定角片静态调整边条翼上反角的方式，既能够实现边条翼上反角的阶梯式变化、用于静态试验，又能够实现边条翼上反角动态变化、用于动态试验，还能够控制边条翼上反角的运动参数、实现边条翼空气动力学涡系和主翼空气动力学涡系的有利干扰，从而实现舵面作用或主动流动控制作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1边条翼上反角可控运动飞机风洞试验模型总体结构图；
[0016]图2边条翼上反角可控运动飞机风洞试验模型局部放大图；
[0017]图3边条翼上反角可控运动控制系统示意图；
【具体实施方式】
[0018]下面根据附图举例进一步说明:
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，包括机身机头组件1、飞机模型体轴系纵轴2、左电机及编码器3、左电机安装座4、左联轴器5、左前轴承座6、左前轴承7、左边条翼8、左边条翼转轴9、左边条翼转轴轴线10、左后轴承11、左后轴承座12、左主翼13、右电机及编码器14、右电机安装座15、右联轴器16、右前轴承座17、右前轴承18、右边条翼19、右边条翼转轴20、右边条翼转轴轴线21、右后轴承22、右后轴承座23、右主翼24、计算机25、左电机驱动器26和右电机驱动器27，计算机25分别与左电机驱动器26和右电机驱动器27电信号连接，左电机驱动器26与左电机及编码器3电信号连接，右电机驱动器27与右电机及编码器14电信号连接；左主翼13、右主翼24、左前轴承座
6、左后轴承座12、右前轴承座17、右后轴承座23固定在机身机头组件I上；左边条翼8与左边条翼转轴9固定，左边条翼转轴9由左前轴承7和左后轴承11支撑，左前轴承7安装在左前轴承座6上，左后轴承11安装在左后轴承座12 ;左电机及编码器3通过螺纹连接安装在左电机安装座4上，左电机安装座4固定在机身机头组件I上，左电机及编码器3通过左联轴器5与左边条翼转轴9同轴连接；右边条翼19与右边条翼转轴20固定，右边条翼转轴20由右前轴承18和右后轴承22支撑，右前轴承18安装在右前轴承座17上，右后轴承22安装在右后轴承座23上；右电机及编码器14通过螺纹连接安装在右电机安装座15，右电机安装座15固定在机身机头组件I上，右电机及编码器14通过右联轴器16与右边条翼转轴20同轴连接；左边条翼转轴轴线10和右边条翼转轴轴线21通过飞机模型体轴系纵轴2的纵向对称面对称布置，平行于飞机模型体轴系纵轴2，或与飞机模型体轴系纵轴2共面且关于飞机模型体轴系纵轴2对称，或与飞机模型体轴系纵轴2异面；
[0021]计算机25通过左电机驱动器26和右电机驱动器27分别向左电机及编码器3和右电机及编码器14发送控制指令，控制左电机及编码器3和右电机及编码器14实现可控偏转；左边条翼转轴9、左联轴器5和左电机及编码器3同轴布置，左电机及编码器3通过左联轴器5同轴驱动左边条翼转轴9，带动左边条翼8沿左边条翼转轴轴线10偏转，实现左边条翼8的上反角变化，偏转角度范围可调，且角度可以连续变化；偏转可以是阶梯式的(用于静态试验)，也可以是动态的；右边条翼转轴20、右联轴器16和右电机及编码器14同轴布置，右电机及编码器14通过右联轴器16同轴驱动右边条翼转轴20，带动右边条翼19沿右边条翼转轴轴线21偏转，实现右边条翼19的上反角变化，偏转角度范围可调，且角度可以连续变化；偏转可以是阶梯式的(用于静态试验)，也可以是动态的；同时，左电机及编码器3和右电机及编码器14能够把电机的实时位置反馈给左电机控制器和右电机控制器，进而反馈给计算机25以实现位置反馈、准确确定实时位置。
[0022]实施例2
[0023]左边条翼8和右边条翼19的偏转控制指令可以是:
[0024](I)阶梯式偏转控制指令，能够实现边条翼上反角的阶梯式变化，即静态调节上反角角度，用于静态试验；其实施方式是直接给定角度变化值，系统按设定速度运行到指定位置。
[0025](2)匀速运动控制指令，运动的角位移和速度可调，能够实现边条翼上反角的匀速变化，既可以用于动态偏转试验以测试边条偏转的动态效应、即动态调节上反角角度，又可以获得边条翼空气动力学涡系和主翼空气动力学涡系的有利干扰、从而实现主动流动控制或相当于舵面作用、改善飞机的空气动力学特性；其实施方式是设定速度、运动方向和角位移，系统按照设定值实现相应运动，到达指定角位移后停止；边条翼含左边条翼8和右边条翼19，主翼含左主翼13和右主翼24。
[0026](3)谐波振荡运动控制指令，运动的振幅、频率、初始相位角可调，用于获得边条翼空气动力学涡系和主翼空气动力学涡系的有利干扰、从而实现主动流动控制或相当于舵面作用、改善飞机的空气动力学特性；其实施方式是设定振幅、频率、初始相位及运行周期数，系统按照指定运动规律运动，在完成指定周期的运动后停止；边条翼含左边条翼8和右边条翼19，主翼含左主翼13和右主翼24。
[0027]实施例3
[0028]左边条翼8和右边条翼19的同步/异步控制指令可以是:
[0029]1.左边条翼8或右边条翼19单独偏转控制指令，用于实现左边条翼8或右边条翼19单独可控偏转；其实施方式是直接给左边条翼8或右边条翼19发送指令。
[0030]2.左边条翼8和右边条翼19的同相位同步偏转控制指令，用于实现左边条翼8和右边条翼19的同相位同步可控偏转；其实施方式是同时给左边条翼8和右边条翼19发送相同的指令。
[0031]3.左边条翼8和右边条翼19的反相位即180°相位差同步偏转控制指令，用于实现左边条翼8和右边条翼19的反相位同步可控偏转；其实施方式是同时给左边条翼8和右边条翼19发送运动参数相同、相位差为180°的指令。
[0032]4.左边条翼8和右边条翼19的任意相位差同步偏转控制指令，用于实现左边条翼8和右边条翼19右边条翼任意相位差的同步偏转；其实施方式是同时给左边条翼8和右边条翼19发送运动参数相同、相位差为指定相位差的指令。
[0033]5.左边条翼8和右边条翼19右边条翼的异步控制指令，用于实现左边条翼8和右边条翼19的异步可控偏转；其实施方式是同时给左边条翼8和右边条翼19发送各自运动参数的控制指令。
[0034]实施例4
[0035]如图3所示，控制及反馈具体实施步骤是:
[0036]第一步，计算机25向左电机驱动器26和右电机驱动器27发送偏转控制指令和同步/异步控制指令；
[0037]第二步，左电机驱动器26和右电机驱动器27把指令分别传送给左电机及编码器3和右电机及编码器14 ；
[0038]第三步，左电机及编码器3和右电机及编码器14分别驱动左边条翼转轴9和右边条翼转轴20实现指令性转动，左边条翼转轴9和右边条翼转轴20分别带动左边条翼8和右边条翼19实现指令性转动；
[0039]第四步，左电机及编码器3和右电机及编码器14将实时位置信息分别反馈给左电机驱动器26和右电机驱动器27，进而再反馈给计算机25，用于反馈控制。
【权利要求】
1.一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，包括机身机头组件(1)、飞机模型体轴系纵轴(2)、左电机及编码器(3)、左电机安装座(4)、左联轴器(5)、左前轴承座(6)、左前轴承(7)、左边条翼(8)、左边条翼转轴(9)、左边条翼转轴轴线(10)、左后轴承(11)、左后轴承座(12)、左主翼(13)、右电机及编码器(14)、右电机安装座(15)、右联轴器(16)、右前轴承座(17)、右前轴承(18)、右边条翼(19)、右边条翼转轴(20)、右边条翼转轴轴线(21)、右后轴承(22)、右后轴承座(23)、右主翼(24)、计算机(25)、左电机驱动器(26)和右电机驱动器(27)，计算机(25)分别与左电机驱动器(26)、右电机驱动器(27)电信号连接，左电机驱动器(26)与左电机及编码器(3)电信号连接，右电机驱动器(27)与右电机及编码器(14)电信号连接；左主翼(13)和右主翼(24)固定在机身机头组件(1)上；其特征在于，左前轴承座(6)、左后轴承座(12)、右前轴承座(17)、右后轴承座(23)固定在机身机头组件(1)上；左边条翼(8)与左边条翼转轴(9)固定，左边条翼转轴(9)由左前轴承(7)和左后轴承(11)支撑，左前轴承(7)安装在左前轴承座(6)上，左后轴承(11)安装在左后轴承座(12);左电机及编码器(3)固定在左电机安装座⑷上，左电机安装座⑷固定在机身机头组件(1)上，左电机及编码器(3)通过左联轴器(5)与左边条翼转轴(9)同轴连接；右边条翼(19)与右边条翼转轴(20)固定，右边条翼转轴(20)由右前轴承(18)和右后轴承(22)支撑，右前轴承(18)安装在右前轴承座(17)上，右后轴承(22)安装在右后轴承座(23)上；右电机及编码器(14)固定在右电机安装座(15)，右电机安装座(15)固定在机身机头组件(1)上，右电机及编码器(14)通过右联轴器(16)与右边条翼转轴(20)同轴连接；左边条翼转轴轴线(10)和右边条翼转轴轴线(21)通过飞机模型体轴系纵轴(2)的纵向对称面对称布置，平行于飞机模型体轴系纵轴(2)，或与飞机模型体轴系纵轴(2)共面且关于飞机模型体轴系纵轴(2)对称，或与飞机模型体轴系纵轴(2)异面；计算机(25)通过左电机驱动器(26)和右电机驱动器(27)分别向左电机及编码器(3)和右电机及编码器(14)发送控制指令，控制左电机及编码器(3)和右电机及编码器(14)实现可控偏转；左边条翼转轴(9)、左联轴器(5)和左电机及编码器(3)同轴布置，左电机及编码器(3)通过左联轴器(5)同轴驱动左边条翼转轴(9)，带动左边条翼(8)沿左边条翼转轴轴线(10)偏转，实现左边条翼(8)的上反角变化；右边条翼转轴(20)、右联轴器(16)和右电机及编码器(14)同轴布置，右电机及编码器(14)通过右联轴器(16)同轴驱动右边条翼转轴(20)，带动右边条翼(19)沿右边条翼转轴轴线(21)偏转，实现右边条翼(19)的上反角变化；同时，左电机及编码器(3)和右电机及编码器(14)能够把电机的实时位置反馈给左电机中驱动器和右电机驱动器进而反馈给计算机(25)以实现位置反馈、准确确定实时位置。
2.根据权利要求1所述的一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，其特征在于，其控制及反馈具体实施步骤是: 第一步，计算机(25)向左电机驱动器(26)和右电机驱动器(27)发送偏转控制指令和同步/异步控制指令； 第二步，左电机驱动器(26和右电机驱动器(27)把指令分别传送给左电机及编码器(3)和右电机及编码器(14); 第三步，左电机及编码器(3)和右电机及编码器(14)分别驱动左边条翼转轴(9)和右边条翼转轴(20)实现指令性转动，左边条翼转轴(9)和右边条翼转轴(20)分别带动左边条翼(8)和右边条翼(19)实现指令性转动； 第四步，左电机及编码器⑶和右电机及编码器(14)将实时位置信息分别反馈给左电机驱动器(26)和右电机驱动器(27)，进而再反馈给计算机(25)，用于反馈控制。
3.根据权利要求1所述的一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，其特征在于，左边条翼(8)和右边条翼(19)的偏转控制指令有三种方式，分别为阶梯式偏转控制指令、勾速运动控制指令和谐波振荡运动控制指令；其中，阶梯式偏转控制指令能够实现边条翼上反角的阶梯式变化，即静态调节上反角角度；匀速运动控制指令能够调节左边条翼(8)和右边条翼(19)匀速运动的角位移和速度；谐波振荡运动控制指令能够调节左边条翼(8)和右边条翼(19)运动的振幅、频率和初始相位角。
4.根据权利要求1所述的一种飞机风洞试验模型边条翼上反角可控运动系统，其特征在于，左边条翼(8)和右边条翼(19)的同步/异步控制指令有五种方式，分别为单独偏转控制指令、同相位同步偏转控制指令、反相位即180°相位差同步偏转控制指令、任意相位差同步偏转控制指令和异步偏转控制指令；单独偏转控制指令用于实现左边条翼(8)或右边条翼(19)单独可控偏转，同相位同步偏转控制指令用于实现左边条翼(8)和右边条翼(19)同相位同步可控偏转，反相位即180°相位差同步偏转控制指令用于实现左边条翼(8)和右边条翼(19)反相位同步可控偏转，任意相位差同步偏转控制指令用于实现左边条翼(8)和右边条翼(19)任意相位差同步可控偏转，异步偏转控制指令用于实现左边条翼(8)和右边条翼(19)异步可控偏转。
【文档编号】G01M9/08GK104502056SQ201410736685
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】刘国政, 金沙, 于金革, 多勐, 明强, 王铭威 申请人:中国航空工业空气动力研究院