单摆式导弹模型转动惯量测量机构及其测量方法与流程

本发明涉及一种单摆式导弹模型转动惯量测量机构及其测量方法。

背景技术：

随着飞行器的设计对风洞试验数据精准度的要求不断提高，风洞试验朝着精细化的方向发展。作为真实导弹的风洞模拟，导弹模型不仅要在外形上按比例相似，还有模拟真实导弹的质心和转动惯量。质心可以在导弹模型加工完成后运用吊线法测量，但由于导弹模型的不规则，转动惯量的测量从前一般按数模进行数值模拟计算。但由于真实加工装配后的实弹与原始数模之间或多或少存在差异，因此导弹模型的转动惯量测量结果始终准确度不高。

技术实现要素：

基于以上不足之处，本发明的目的提供一种单摆式导弹模型转动惯量测量机构及其测量方法，以解决非规则导弹模型仅能通过软件进行数值模拟导致的准确度不高的问题。

本发明通过下述技术方案得以实现：一种单摆式导弹模型转动惯量测量机构，包括框架、转动惯量测试架、弹夹和周期测量装置，所述的转动惯量测试架安装在框架上，弹夹安装在转动惯量测试架上，导弹模型通过弹夹夹持在转动惯量测试架上；周期测量装置在框架附近用来测量摆动周期；转动惯量测试架包括连接杆杆、销轴、叉型件、轴承副、下圆板、多根螺杆和上、下圆板；连接杆的一端与框架连接，连接杆的另外一端与叉型件连接，销轴安装在叉型件上，轴承套在销轴上，轴承座与上圆板连接，上圆板通过多根螺杆与下圆板连接，弹夹安装在下圆板上。

本发明还具有如下技术特征：

1、采用如上所述的测量机构得出的一种单摆式导弹模型转动惯量测量方法，如下：首先利用该测量机构测量转动惯量测试架和安装有导弹模型时的转动惯量测试架的摆动周期，然后运用掉线法测量转动惯量测试架和安装有导弹模型时的转动惯量测试架的质心，再利用转动惯量与摆动周期之间的数学原理公式，即能够计算出非规则导弹模型的真实转动惯量。

2、如上所述的测量方法，其转动惯量测试架摆动角度不大于5°，利用周期测量装置，记录N个摆动周期所用时间T，得到摆动周期为T/N；

再利用转动惯量与摆动周期之间的数学原理公式，求得导弹模型的转动惯量，其详细公式为：

首先测量“转动惯量测试架”和“导弹模型”总的转动惯量记为I1，

然后测量单独“转动惯量测试架”总的转动惯量记为I2，公式如下：

导弹绕转轴的转动惯量为：

I₀＝I₁-I₂

由平行轴定理得导弹绕质心的转动惯量为：

I＝I₀-m₀d²

上述公式中符号说明：m₁为转动惯量测试架质量，m₀为导弹质量，L₁“转动惯量测试架”和“导弹”整体质心到转轴的距离，R为“转动惯量测试架”质心到转轴距离，d为导弹质心到转轴的距离。

本机构能够有效避免从前只能依靠数模进行数值模拟计算所导致的数模计算结果和真实模型的转动惯量存在误差的问题，其利用可靠的机械结构进行转动惯量测量。本机构具有精度高、操作简便等优点。本发明对于提高导弹模型的转动惯量准确度具有重要作用，其应用前景十分广阔。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；其中，1、框架，2、连接杆，3、是销轴，4、叉型件，5、轴承副，6、上圆板，7、螺杆，8、弹夹，9、下圆板，10、导弹模型，11、周期测量装置。

图2为本发明的结构俯视图。

图3为弹夹的结构示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图举例对本发明做进一步解释：

实施例1

如图1-3所示，一种单摆式导弹模型转动惯量测量机构，包括框架、转动惯量测试架、弹夹和周期测量装置，所述的转动惯量测试架安装在框架上，弹夹安装在转动惯量测试架上，导弹模型通过弹夹夹持在转动惯量测试架上；周期测量装置在框架附近用来测量摆动周期；转动惯量测试架包括连接杆杆、销轴、叉型件、轴承副、下圆板、多根螺杆和上、下圆板；连接杆的一端与框架连接，连接杆的另外一端与叉型件连接，销轴安装在叉型件上，轴承套在销轴上，轴承座与上圆板连接，上圆板通过多根螺杆与下圆板连接，弹夹安装在下圆板上。

本发明框架采用槽钢焊接形式，立置与合适高度的平台上，纵梁存在于单边，为的是另一边留空间给高速摄像机拍照所用。转动惯量测试架整体为铝制，通过框架上横梁的中心孔进行螺栓连接，可微调横向位置。弹夹可固定在转动惯量测试架的下圆板上，另外弹夹上的锁紧结构可将导弹模型牢牢的锁紧在转动惯量测试架上，导弹模型的纵向位置可通过弹夹的松开与锁紧调节。

实施例2

本实施例的单摆式导弹模型转动惯量测量机构，测量基于单摆原理，转动惯量测试架能够以销轴为中心摆动，要求摆动角度不大于5°，利用周期测量装置，如高速相机或秒表，记录N个摆动周期所用时间T，即可得到摆动周期为T/N。

再利用转动惯量与摆动周期之间的数学原理公式，求得导弹模型的转动惯量。其详细公式为：

首先测量“转动惯量测试架”和“导弹模型”总的转动惯量记为I1，

然后测量单独“转动惯量测试架”总的转动惯量记为I2，公式如下：

导弹绕转轴的转动惯量为：

I₀＝I₁-I₂

由平行轴定理得导弹绕质心的转动惯量为：

I＝I₀-m₀d²

上述公式中符号说明：m₁为转动惯量测试架质量，m₀为导弹质量，L₁“转动惯量测试架”和“导弹”整体质心到转轴的距离，R为“转动惯量测试架”质心到转轴距离，d为导弹质心到转轴的距离。