一种高速风洞中测量飞行器三自由度动稳定参数的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及飞行器=自由度动稳定参数测量技术领域，具体地说是一种在高 速风桐中测量飞行器=自由度动稳定参数的装置。
【背景技术】
[0002] 飞行器的动、静稳定参数或动、静稳定导数是衡量飞行器操纵性和稳定性的重要 参数，它是运动参数（角位移、线速度或角速度分量）或运动参数的时间变化率造成飞行器 所受的气动力或力矩（系数）的变化的特征参数。
[0003] 现代军用战斗机为了提高其战斗性能，往往要求能进行各种高难度的机动飞行。 飞行器不但要有足够的稳定性，尤其是要有精确的可操纵性或可制导性。飞行器的机动性 越好，可操纵性品值越高，飞行器的战斗力和生存力也就越强。然而，在大攻角和大机动飞 行条件下，飞行器周围的流场十分复杂，加之越来越复杂的气动外形W及各种形式的气流 分离、旋满，使得W往的工程计算法、计算流体力学的方法都难W满足飞行器飞行品值的估 算要求。风桐动稳定试验成为飞行器研制中的必要组成部分。
[0004] 对运输机、旅客机和其他民用机而言，提高飞机在各种干扰和大气端流条件下的 稳定品值和轨迹稳定性也日益重要。例如，现代旅客机对安全性，尤其是舒适性，有越来越 高的要求，运已成为购买现代旅客机的重要条件。运就要求飞行器对各种大气端流、微爆有 良好的阻尼性能。在起飞或者降落时，由于飞行器速度较低，可利用改正高度又不多，飞行 器的动、静稳定性指标就更为重要。
[0005] 总之，对现代飞行器，不管是军用战斗机还是民用客机，精确地给准不同自由度 上，尤其在高速条件下的动、静稳定导数，已是飞行器发展中必须解决的问题。但是，由于高 速风桐试验允许的结构空间很小，而气动载荷，特别是法向力和俯仰力矩又很大。在运样的 条件下，不但要能支承模型所受的载荷，而且能提供=个自由度的运动和足够的运动空间 W及足够的驱动力矩，还要精确地测定模型所受的气动载荷和模型角位移，是十分困难的 任务。运也是至今在高速风桐中只有单自由度的动态设备，而尚无=自由度风桐试验设备 的原因。
[0006] 中国专利CN101726401公开的一种用于俯仰动导数实验的天平测量装置。该装置 用装在支杆内的电机作为驱动源，通过轴承支承的传动轴、前端的偏屯、轮、在滑槽中的凸块 等部件来驱动十字型弹性元件前端，使与之相连的五分量天平绕十字元件的中屯、作俯仰振 动。模型的所受的载荷信号由五分量天平输出，角度信号由十字型元件上的应变片输出，由 此求得气动参数。除了只能作俯仰单自由度的测试外，由于支杆空间对电机的限制，电机尺 寸和相应的功率不可能很大。另外，轴承、滑块和滑槽等的间隙和它们的不确定性也会对运 动波形带来不能忽视的崎变和相应的测量误差。还有，驱动模型俯仰的力矩是经过一根细 长的圆杆来传递扭矩来实现的。细长杆在扭矩下的角度变形也会对模型俯仰运动的波形和 测量误差带来影响。
[0007] 中国专利CN102998082所公开的另一种用于俯仰方向上的动导数实验装置。除了 只能作俯仰单自由度的测试外，该装置由电机经平行双曲柄机构驱动支杆并进而推动模型 做俯仰振动。运种机构只可能用腹支承的形式来支承模型并驱动模型作俯仰振动，只在低 速风桐中使用；另外，所有轴承和支承机构中的间隙都会给模型运动波形带来误差，从而给 测量结果带来很大影响。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的在于提供一种在高速风桐中测量飞行器=自由度动稳定参数 的装置。
[0009] 本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：高速风桐中测量飞行器=自由 度动稳定参数的装置，其特征是，它包括俯仰振动筒、筒式天平、俯仰激振器、第一和第二偏 航/滚转激振器、下字型支杆、框架、第一和第二连杆、滑杆、尾支杆、飞行器模型、后端弹性 较链、中部弹性较链、前端弹性较链、俯仰弹性较链、偏航弹性较链、滚转弹性较链，滚转传 感器等。
[0010] 在所述尾支杆内设有俯仰激振压电陶瓷激振器组，所述俯仰激振压电陶瓷激振器 组由框架组联后与第一连杆的后端弹性较链连接，所述第一连杆的中部与尾支杆上的中部 弹性较链连接，所述第一连杆的前端与振动筒由前端弹性较链连接，所述振动筒与尾支杆 由俯仰弹性较链相连；
[0011] 进一步地，在所述俯仰振动筒的内腔中设有下字型支杆，所述下字型支杆上竖直 轴的两端与振动筒由偏航弹性较链连接，所述下字型支杆上水平轴的两端与筒式天平由滚 转弹性较链连接；
[0012] 进一步地，在所述筒式天平内设有第一偏航/滚转压电陶瓷激振器和第二偏航/ 滚转压电陶瓷激振器，第一、第二偏航/滚转压电陶瓷激振器的一端固定在振动筒上，第 一、第二偏航/滚转压电陶瓷激振器的另一端分别与对应的第二连杆弹性较链连接，两所 述第二连杆均与筒式天平由弹性较链连接；
[0013] 进一步地，在所述振动筒与尾支杆的弹性较链的弹性片上设有应变片，用W测 量俯仰角的变化，在所述筒式天平内、下字型支杆的前端设有弹性片，其上设有反应滚转 角的应变片，在下字型支杆的上、下端与振动筒相连的偏航弹性较链的弹性片上也有应变 片，W测量偏航角的变化。
[0014] 进一步地，在第一、第二偏航/滚转压电陶瓷激振器上固定有导轨端块，在所述尾 支杆上设有导杆，所述导杆与导轨端块滑动连接。
[0015] 进一步地，所述筒式天平为薄壁结构。
[0016] 本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的高速风桐中测量飞行器=自由度动 稳定参数的装置，使用两级运动平台的方式：振动筒相对尾支杆的俯仰平面内的俯仰振动， 天平相对振动筒作偏航和滚转的振动。模型的偏航和滚转振动轴和俯仰振动轴永远保持正 交关系，从而使模型得W获得绕=个垂直轴的=自由度运动；所有运动部件的关节都由弹 性较链相连；薄壁盒式五分量天平提供了高刚度、高灵敏度和大的内部安装空间。本实用新 型放在风桐中，可精确测量高速风桐中飞行器=自由度动稳定参数。
【附图说明】
[0017] 图I为本实用新型的整体结构图；
[0018] 图2为筒式天平的S维结构图；
[0019] 图3为筒式天平经下字型支杆、弹性较链与振动筒相连的机构图；
[0020] 图4为平行放置的偏航/滚转压电陶瓷激振器W及与天平和振动
[0021] 筒之间的连接图；
[0022] 图5为放在尾支杆内的俯仰激振压电陶瓷激振器W及一字型、十
[0023] 字型较链组和连杆机构；
[0024] 图6为筒式天平和模型连接的结构图；
[00巧]图7为风桐动态试验数据处理流程图；
[0026] 图8为图2的正视图；
[0027] 图9为图8中的A-A剖视图；
[0028] 图中：101尾支杆，102俯仰激振压电陶瓷激振器，103框架，104后端弹性较链，105 中端弹性较链，106前端弹性较链，107第二十字型较链，108第一连杆，109筒式天平，110飞 行器模型，111纵、横向加固销钉，112滑杆，113滑槽，114俯仰振动筒，115下字型支杆，116 偏航弹性较链，117定位销钉，118后滚转弹性较链，119前滚转弹性较链，120第一偏航/ 滚转压电陶瓷激振器，121第二偏航/滚转压电陶瓷激振器，122第二连杆，123滚转弹性 片，124导杆，125导轨端块，126弹性片，127后销钉，128中销钉座，129前销钉，130俯 仰定位销钉，131偏航定位销钉，132天平前锥，133俯仰力矩和法向力测力元件，134偏航 力矩和侧向力测力元件，135滚转力矩测力元件。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本实用新型进行详细描述。
[0030] 如图1到图7所示，在筒式天平的前端安装飞行器模型110,安装在尾支杆101内 的俯仰激振压电陶瓷激振器组102经框架103组联后由一字型较链104推动第一连杆108 绕第一十字型较链105的轴屯、俯仰振动。第一连杆前端经前一字型较链106与振动筒114 相连并推动振动筒114沿振动筒与尾支杆相连的第二十字型较链107的轴屯、俯仰振动。运 样，当压电陶瓷激振器上下直线振动时，第一连杆可W绕第一连杆中部的旋转中屯、作俯仰 振动。圆弧到直线运动的径向差额由一字型较链的侧向柔度来补偿。当振动筒的俯仰振幅 1. 5度，连杆上俯仰振动的臂长为100毫米，运一径向变化仅为0. 021毫米。在运样的侧向 变形下，虽然一字型较链承受了 1125牛顿的拉、压载荷，它仍然在压杆稳定的范围允许范 围内。
[0031] 在振动筒内有一个下字型支杆115,下字型支杆的垂直轴的上下端经十字型较链 与振动筒相连，下字型支杆的水平轴上有下字杆后十字型较链118、下字杆前十字型较链 119与筒式天平109相连。运样，筒式天平可绕下字型支杆的垂直轴的上下十字型较链相对 振动筒作偏航振动。筒式天平还可绕下字型支杆的水平轴上的十字型较链相对振动筒作滚 转振动。
[0032] 在筒式天平内平行放置了两个压电陶瓷激振器，分别为第一偏航/滚转压电陶瓷 激振器120和第二偏航/滚转压电陶瓷激振器121，放置的方向与俯仰方向正交。另外，运 两个压电陶瓷激振器的一端固定在振动筒上，另一端和各自的第二连杆122相连，并经弹 性较链123与筒式天平相连。运里，弹性较链的作用与前述的一字型较链类似，只不过它的 侧向变形为第二连杆和天平圆弧运动引起的侧向变形之和。如天平转臂为20毫米，该侧向 变形最大为0. 012毫米，在一字片的压杆稳定范围之内。
[0033] 另外，为了使激振器能精确地线性驱动，避免侧向载荷的影响，尾支杆上有垂直运 动的导杆124,该导杆与激振器的动端（上部）的导轨端块125上的导孔采用了滑动配合的 形式。运样，就保证了与激振器的准确的上下直线运动。
[0034] 通过上述安排，运两个压电陶瓷激振器既可驱使天平相对振动筒作偏航、滚转振 动，又可驱使天平相对振动筒作偏航和滚转的组合振动。
[0035] 在第二十字型较链107上福条的适当位置贴有应变片，并组成惠斯登电桥，W反 映天平相对支杆的偏航的瞬时转角历程。在筒式天平109内、下字型支杆115的前端，有一 反应滚转角的弹性片126,分别与筒式天平109和下字型支杆115相连，上面粘有反映模型 滚转角的应变片。
[0036] 筒式天平109可为五分量天平，为了满足纵向载荷较大而侧向载荷较小的要求， 筒式天平上有=套测力元件组，即俯仰力和法向力测力元件133、偏航力矩和侧向力测力元 件134和滚转测力元件135,分别对应测量纵向、侧向和滚转气动