一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置的制作方法

本实用新型涉及航空航天风洞试验控制技术领域，特别是涉及一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置。

背景技术：

流体力学方面的风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。

暂冲式高速风洞测力试验中，风洞启动与关车过程中，由于流场形成前和退回后的紊乱的气流及激波通过瞬间的冲击载荷会超过天平量程几倍甚至十几倍，对天平设备测量精度及稳定性产生不利影响，严重时甚至会威胁到参试设备的安全。目前对冲击载荷的抑制有模型投放技术、降速压启动技术、采用防护板或防护罩暂时将模型与气流隔离技术等。投放技术和防护罩隔离技术对于大展弦比的试验模型实现技术难度很大，如果针对不同模型特点对投放试验段进行不同的技术改造需要投入成本很高；降速压启动对于冲击载荷降低的效果受到流场建立所需最低总压的限制。也有技术方案使用可去除的柔性支撑使模型尾部与支杆间形成连接，以期能够通过气囊吸收部分冲击载荷能量，但由于天平元件受载荷产生的变形量较小且作用时间短，气垫能够加快振动的收敛但无法大量降低天平承受的冲击载荷峰值，因此，柔性支撑抑制冲击载荷的能力仍然很不理想。

因此，如何解决现有技术中，暂冲式风洞中天平抗冲击能力不理想的问题，是本领域技术人员亟待解决的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置，以解决上述现有技术存在的问题，缓解暂冲式风洞启动关闭时模型受到气流激励产生非预期的抖动现象，提高暂冲式风洞中天平抗冲击能力和风洞试验的安全可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置，包括动力机构、内锥环、锁紧机构和能够与天平相连的支杆，所述内锥环固定于模型的内腔中，所述内锥环的轴线与模型内腔的轴线重合，所述锁紧机构与所述动力机构传动相连；

所述锁紧机构包括锁紧锥，所述锁紧锥套装于所述支杆的外部，所述锁紧锥与所述支杆滑动连接，所述锁紧锥能够在所述动力机构的驱动下滑动并与所述内锥环抵接。

优选地，所述锁紧机构还包括驱动支撑片、丝杠和与所述丝杠相匹配的驱动螺母，所述丝杠与所述驱动螺母螺纹连接，所述驱动螺母具有定位凹槽，所述驱动支撑片的一端设置于所述定位凹槽中，所述驱动支撑片的另一端穿过所述支杆与所述锁紧锥相连接，所述丝杠与所述动力机构传动连接。

优选地，应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置还包括固定支座，所述固定支座套装于所述支杆的内腔中，所述固定支座为中空结构，所述驱动螺母、所述丝杠设置于所述固定支座的内腔中，所述驱动支撑片穿过所述固定支座与所述锁紧锥连接。

优选地，所述丝杠靠近所述动力机构的一端加装轴套和滚珠轴承并用轴承挡圈固定，所述丝杠的另一端加装双向推力轴承并用异形压紧螺母压紧，所述异形压紧螺母与所述固定支座通过柱销固定。

优选地，所述驱动支撑片的数量为两个，两个所述驱动支撑片对称分布。

优选地，所述锁紧锥的轴线与所述内锥环的轴线重合，所述锁紧锥远离所述内锥环的一端具有凹槽，所述驱动支撑片伸入所述凹槽中，所述驱动支撑片上加装压板并用螺钉紧固在所述凹槽中。

优选地，所述动力机构包括顺序相连的电机、减速机和传动杆，所述传动杆与所述丝杠通过万向节相连。

优选地，应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置还包括支架中轴和护套管，所述支架中轴套装于所述护套管的外部，所述护套管套装于所述传动杆的外部，所述护套管与所述传动杆之间加装轴承，所述支架中轴与所述支杆插接连接。

优选地，所述支杆与天平相连的一端设置与天平相匹配的锥形孔。

优选地，所述内锥环具有锥形孔，所述锁紧锥具有锥形台，所述锥形孔直径较大一端与所述锥形台直径较小一端相对设置。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：本实用新型的应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置，包括动力机构、内锥环、锁紧机构和能够与天平相连的支杆，内锥环设置于模型的内腔中，锁紧机构包括锁紧锥，锁紧锥在动力机构的驱动下滑动并与内锥环抵接，令模型尾部与支杆之间形成刚性连接，利用刚性支撑限制模型尾部位移并实现力的传递，使支杆代替天平分担冲击载荷，减小天平过载峰值，从而达到保护天平、提高风洞试验安全可靠性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置的整体剖切结构示意图；

图2为本实用新型应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置的局部放大剖切结构示意图；

图3为图2中沿A向的剖切结构示意图；

其中，1为动力机构，101为电机和减速机，102为传动杆，103为万向节，2为内锥环，3为锁紧机构，301为锁紧锥，302为驱动支撑片，303为丝杠，304为驱动螺母，305为轴套，306为滚珠轴承，307为轴承挡圈，308为双向推力轴承，309为异形压紧螺母，310为压板，4为天平，5为支杆，6为模型，7为固定支座，8为支架中轴，9为护套管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，缓解暂冲式风洞启动关闭时模型收到气流激励产生非预期的抖动现象，提高暂冲式风洞中天平抗冲击能力和风洞试验的安全可靠性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参考图1和图2，图1为本实用新型应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置的整体剖切结构示意图，图2为本实用新型应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置的局部放大剖切结构示意图，图3为图2中沿A向的剖切结构示意图。

本实用新型提供一种应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置，包括动力机构1、内锥环2、锁紧机构3和能够与天平4相连的支杆5，内锥环2固定于模型6的内腔中，内锥环2的轴线与模型6内腔的轴向重合，锁紧机构3与动力机构1传动相连。

锁紧机构3包括锁紧锥301，锁紧锥301套装于支杆5的外部，锁紧锥301与支杆5滑动连接，锁紧锥301能够在动力机构1的驱动下滑动并与内锥环2抵接。

锁紧锥301在动力机构1的驱动下滑动并与内锥环2抵接，令模型6尾部与支杆5之间形成刚性连接，利用刚性支撑限制模型6尾部位移并实现力的传递，使支杆5代替天平4分担冲击载荷，减小天平4过载峰值，从而达到保护天平4、提高风洞试验安全可靠性的目的。

具体地，锁紧机构3还包括驱动支撑片302、丝杠303和与丝杠303相匹配的驱动螺母304，丝杠303与驱动螺母304螺纹连接，驱动螺母304具有定位凹槽，驱动支撑片302的一端设置于定位凹槽中，驱动支撑片302的另一端穿过支杆5与锁紧锥301相连接，丝杠303与动力机构1传动连接。

如图2所示，正向锁紧作动时，动力机构1正向旋转丝杠303正向旋转，丝杠303带动驱动螺母304、驱动支撑片302及锁紧锥301同时沿轴线向左运动，直至锁紧锥301与模型6上的内锥环2接触并产生一定内应力后，此时模型6尾部内腔通过内锥环2与支杆5形成刚性连接，模型6位移受到限制，模型6所受到的一部分载荷通过内锥环2和锁紧锥301传递给支杆5。反向释放作动时，动力机构1反向旋转丝杠303反向旋转，丝杠303带动驱动螺母304、驱动支撑片302及锁紧锥301同时沿轴线向右运动，锁紧锥301与内锥环2的接触面分离；此时模型6内腔的内锥环2与锁紧锥301分离开充足的间隙，模型6在受到载荷作用时仅与天平4测量端刚性连接，模型6所有载荷均由天平4承担。

更具体地，应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置还包括固定支座7，固定支座7套装于支杆5的内腔中，固定支座7为中空结构，驱动螺母304、丝杠303设置于固定支座7的内腔中，驱动支撑片302穿过固定支座7与锁紧锥301连接。在本具体实施方式中，固定支座7内腔中设置滑动槽，驱动螺母304只能在滑动槽中来回移动，滑动槽起到了导向和限制驱动螺母304极限位置的作用，从而达到限定锁紧锥301极限位置的目的。

进一步地，丝杠303靠近动力机构1的一端加装轴套305和滚珠轴承306并用轴承挡圈307固定，丝杠303的另一端加装双向推力轴承308并用异形压紧螺母309压紧，异形压紧螺母309与固定支座7通过柱销固定。

更进一步地，驱动支撑片302的数量为两个，两个驱动支撑片302对称分布。

如图3所示，锁紧锥301的轴线与内锥环2的轴线重合，锁紧锥301远离内锥环2的一端具有凹槽，驱动支撑片302伸入凹槽中，以带动锁紧锥301向正方向运动，驱动支撑片302上加装压板310并用螺钉紧固在凹槽中，令驱动支撑片302更好地带动锁紧锥301运动，避免出现驱动支撑片302与锁紧锥301脱开导致锁紧锥301无法向反方向运动的情况出现。

动力机构1包括顺序相连的电机和减速机101和传动杆102，传动杆102与丝杠303通过万向节103相连。由于传动距离较长，采用万向节103连接传动杆102和丝杠303，避免因传动轴线长、传动角度偏转导致传动工作无法完成，提高装置整体可靠性。

应用于暂冲式风洞中天平的抗冲击装置还包括支架中轴8和护套管9，支架中轴8套装于护套管9的外部，护套管9套装于传动杆102的外部，护套管9与传动杆102之间加装轴承，支架中轴8和护套管9为传动杆102提供了支撑，传动杆102通过适配接头与电机和减速机101相连，支架中轴8与支杆5插接连接。

更进一步地，支杆5与天平4相连的一端设置与天平4相匹配的锥形孔，使支杆5与天平4连接更便捷，提高试验效率。另外，对于不同尾腔直径的模型，仅需替换接触支撑的部件，加工量小；对于不使用抗冲击装置的风洞试验，拆卸方便，节省时间；本实用新型的结构布置，令动力机构1远离测量元件及信号线，将动力机构1对测量信号的干扰降至最低。

内锥环2具有锥形孔，锁紧锥301具有锥形台，锥形孔直径较大一端与锥形台直径较小一端相对设置。当内锥环2的锥形孔与锁紧锥301的锥形台相抵时，在压力作用下，实现模型6与支杆5的刚性连接。在本实用新型的其他具体实施方式中，锁紧锥301和内锥环301还可以通过轴孔或平面、异形接触面等方式实现模型6与支杆5的刚性连接。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。