专利名称：用于飞机风洞试验的二自由度支持系统的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种用于飞机风洞试验的二自由度支持系统，可以实现飞行器俯仰与沉浮两个刚体自由度的模拟，从而以真实飞行器为对象完成风洞试验研究。
背景技术：
风洞试验是研究飞行器特性的重要技术方法。飞机在空中飞行，处于自由——自由状态，不仅具有弹性模态，还具有六个刚体模态。传统的风洞试验，主要是针对飞行器部件(如机翼)，试验模型多采用根部固支安装，这样只能考虑飞行器的弹性模态，而忽略了飞行器的刚体运动模态。另外单纯部件的风洞试验忽略了飞机部件间的影响，试验结果没有全机风洞试验的结果精度高。而常规的全机风洞试验也有诸多问题，如全机试验模型制造复杂、缩比误差大、造价大、悬挂系统会影响飞机的绕流流场等。因为飞机是面对称的， 半模型可以反映全机的特性，并且相比全机模型缩比误差减少、模型加工工作量减少、造价低，于是采用全机半模型的风洞试验是未来全机风洞试验的一个趋势。而能够模拟飞机刚体俯仰和沉浮运动，用于飞机半模型风洞试验的支持系统将是开展全机半模型风洞试验的前提保障。因此，研究和开发用于全机半模型风洞试验的二自由度支持系统具有十分重要的工程价值。
发明内容
考虑到现有技术的上述问题，本发明人进行了深入研究，设计制作了一种用于飞机风洞试验的二自由度支持系统。可以实现对飞机俯仰与沉浮运动的模拟，从而更加接近飞机在空中飞行的真实状态，更加有利于通过风洞试验对飞机特性的研究。根据本发明的一个方面，提供了一种用于飞机风洞试验的二自由度支持系统，其特征在于包括转动模块，用于模拟飞机的俯仰运动；平动模块，用于模拟飞机的沉浮运动；测量�？椋糜诓饬糠苫Ｐ偷母┭龊统粮≡硕浚槐；つ？椋糜谙拗品苫Ｐ偷母┭龊统粮≡硕段б苑乐狗苫Ｐ妥嵌裙蠛投睾晒�。根据本发明的一个方面，提供了一种用于全机风洞试验的二自由度支持系统，包括转动�？�(转台轴承模拟飞机俯仰运动)、滑动模块(直线导轨模拟飞机沉浮运动)、 测量模块(角位移计、线位移计和数据采集系统可测量角位移和线位移)、保护�？�(碟刹和避震器保护试验模型)、接口模块(连接轴连接试验模型)。以上各�？橥ü芭�、 连接组成二自由度支持系统，此系统通过连接�？橛敕苫Ｐ土樱餐槌烧蠓缂趸悍缍词匝槟Ｐ汀１痉⒚鞯挠幸嫘Ч�1.本发明可以提供俯仰和沉浮两个自由度，并且摩擦阻尼小，可以模拟飞行器俯仰和沉浮两个自由度放松的边界状态，在一定程度上解决了阵风减缓试验中目前无法考虑刚体运动影响的难题，具有十分重要的实用价值；2.支持系统可以采集到沉浮和俯仰运动量，数据可以作为试验结果观察减缓效果，如果控制需要，可以作为实时控制量输入控制系统。3.本发明专利中的保护�？椋梢杂行П；な匝榉苫Ｐ偷陌踩�。4.本发明专利可以实现多种支承状态的变化。可以实现固支、单俯仰放松、单沉浮放松和俯仰沉浮都放松的支持状态。5.本发明专利的接口模块可以更换设计，这样可以满足不同的风洞环境和试验飞机模型的需要，此二自由度支持系统重复利用性好。6.本发明专利的接口�？樯杓瓶悸堑绞匝槟Ｐ偷淖呦呶侍猓捎每招闹幔匝槟Ｐ椭写衅骱偷缁牧酉叨伎梢源恿又岬闹锌滓�。7.本发明专利中的转动量，因为考虑了走线问题，俯仰运动量不是直接从转动轴测出，而是通过带传动机构，于另一转轮测出，于是真正的俯仰运动量，需要通过传感器测量值除去传动比得到。
图1是二自由度支持系统模型图2是转动�？�3是平动模块4是测量�？�5A-5C是保护�？�6是接口�？橥�。附图符号说明1-线位移计 2-轴 3-传动带4-小车平台5-转轮6-角度计 7-避震器基座 8-避震器9-滑块10-转台轴承 11-直线导轨12-基座13-刹车片14-碟刹
具体实施例方式下面结合附图来说明本发明的具体实施方式
。如图1所示，为一个二自由度支撑系统的轴测视图，其中根据本发明的一个实施例包括转动�？�(图2)、平动�？�(如图3示)、测量�？�(如图4示)、保护模块(如图5 示)和接口�？�(如图6示)。如图1和图2所示，转动�？榘ㄒ桓鲎保米卑ㄗㄖ岢�(10)和小车平台G)，用于模拟飞机的俯仰运动。转台轴承摩擦阻尼力矩�。⒛芄怀惺苤嵯蚝途断蛟睾�。如图1和3所示，根据本发明的一个实施例的平动�？榘礁毕叩脊�(11)和诸如四个滑块(9)，它们构成滑动副，可实现小车平台(4)的平动，用于模拟飞机的沉浮运动。如图1和图4所示，测量�？榘ń俏灰萍�(6)和线位移计(1)，分别用来测量飞机模型的俯仰和沉浮运动量。飞机模型的俯仰运动量与轴( 的转动量是相同的，但是，为了走线，轴(2)被设计成空心的，角位移计不易与轴同轴安装，于是根据本发明的一个实施例，利用包括轴O)、传动带(3)、转轮(5)和角位移计(6)的带传动机构，间接地测量出俯仰运动量，其中俯仰运动量=测量值/传动比。飞机模型的沉浮运动量，通过线位移计(1) 的拉线长短变化可以测出，其一个具体实施方式
是，线位移计(1)壳体固定在不动的基座 (12)上，线位移计(1)的拉线连接在平动的小车上，当小车(4)平动时，拉线长短发生变化， 从而获得沉浮运动量。如图1和图5A-5C所示，保护�？榘ǖ沧爸煤捅苷鹌�(8)。制动时，碟刹(14) 抱合刹车片(13)，从而限制转台轴承的转动运动，以防止飞机模型转动角度过大，碰到风洞壁。每根直线导轨(11)两端都装有避震器(8)，其可限制小车(4)平动运动范围，另外避震器(8)可有效减少冲击载荷，从而保护飞机模型。图1和图6所示，轴⑵一端与转台轴承(10)连接，一端与飞机模型连接。接口�？榭梢愿莘缍窗沧疤跫褪匝槟Ｐ托枰懈唬渌？橹馗蠢眯院�。
权利要求
1.一种用于飞机风洞试验的二自由度支持系统，其特征在于包括转动�？椋糜谀Ｄ夥苫母┭鲈硕黄蕉？椋糜谀Ｄ夥苫某粮≡硕徊饬磕？椋糜诓饬糠苫Ｐ偷母┭龊统粮≡硕浚槐；つ？椋糜谙拗品苫Ｐ偷母┭龊统粮≡硕段б苑乐狗苫Ｐ妥嵌裙蠛投睾晒�。
2.根据权利要求1的二自由度支持系统，其特征在于所述转动�？榘ㄒ桓鲎保鲎卑ㄗㄖ岢�(10)和小车平台G)。
3.根据权利要求2的二自由度支持系统，其特征在于平动�？榘ㄒ桓龌保龌卑礁毕叩脊�(11)和多个滑块(9)，可实现所述小车平台(4)的平动，从而模拟飞机的沉浮运动。
4.根据权利要求3的二自由度支持系统，其特征在于测量�？榘ń俏灰萍�(6)，用来测量飞机模型的俯仰运动量，线位移计(1)，用来测量飞机模型的沉浮运动量。
5.根据权利要求4的二自由度支持系统，其特征在于利用包括轴O)、传动带(3)、转轮( 和角位移计(6)的带传动机构，间接地测量出所述俯仰运动量，其中所述俯仰运动量=测量值/传动比。
6.根据权利要求4的二自由度支持系统，其特征在于通过线位移计(1)的拉线长短变化，测出飞机模型的沉浮运动量，其中线位移计(1)的壳体被固定在一个不动的基座(12)上，线位移计(1)的拉线连接在平动的所述小车平台(4)上，当小车平台(4)平动时，拉线长短发生变化，从而获得沉浮运动量。
7.根据权利要求4的二自由度支持系统，其特征在于所述保护模块包括碟刹装置，避震器⑶；其中在制动时，碟刹(14)抱合刹车片(13)，从而限制转台轴承(10)的转动运动，以防止飞机模型转动角度过大。
8.根据权利要求7的二自由度支持系统，其特征在于每根直线导轨(11)的两端都装有避震器(8)，用于限制小车平台(4)平动运动范围，并且避震器(8)具有缓冲作用，能够有效减小飞机模型的动载荷，从而保护飞机模型。
9.根据权利要求5的二自由度支持系统，其特征在于所述轴O)的一端与转台轴承(10)连接，另一端与飞机模型连接。
10.根据权利要求1的二自由度支持系统，其特征在于进一步包括一个接口模块，用于根据风洞安装条件和试验模型需要进行更换，以提高其他�？榈闹馗蠢眯�。
全文摘要
本发明提供一种二自由度支持系统，用于飞机风洞试验。整个系统包括转动�？�(转台轴承模拟飞机俯仰运动)、平动�？�(直线导轨模拟飞机沉浮运动)、测量�？�(角位移计和线位移计测量角位移和线位移)、保护�？�(碟刹和避震器限位保护试验模型)、接口�？�(轴连接试验模型)。此系统通过连接�？橛敕苫Ｐ土樱梢蕴峁└┭龊统粮×礁鲎杂啥龋糜谀Ｄ夥苫尚械母┭龊统粮≡硕唤俏灰萍坪拖呶灰萍颇芄徊饬抗ソ呛统粮∥灰疲坏仓贫爸每梢韵拗品苫Ｐ偷母┭鲈硕苷鹌饔美聪拗品苫Ｐ统粮∥灰疲⒛芄患跣〕寤髟睾桑佣；な匝槟Ｐ�。
文档编号G01M9/04GK102175420SQ20111002697
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者吴志刚, 杨超, 王立波, 韩鹏 申请人:北京航空航天大学
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