CN109540452A - 一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置 - Google Patents

一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，包括试验模型并且还包括主级旋转机构、次级旋转机构和模型支撑机构；主级旋转机构的前端为能够旋转的扇形面，次级旋转机构安装于扇形面上并能在该扇形面上调节位置，实现了进动角角度的延伸，模型支撑机构安装于次级旋转机构上，试验模型安装于模型支撑机构上，试验模型相对于模型支撑机构能够自由旋转，次级旋转机构驱动模型支撑机构旋转。本发明结构稳定，在高速风洞试验中模拟旋转弹箭三自度角运动，并同时测量运动过程中非定常气动力，能够实现模型三个方向上的独立运动，能够测量三个方向上的角度，能够测量模型的非定常气动力。

Description

一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置
技术领域
本发明涉及航空气动力风洞试验技术领域，具体涉及一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置。
背景技术
旋转弹箭在飞行中角运动呈现为三种形式：绕弹体自身轴线的自旋运动，绕速度矢量旋转运动，即进动，绕空间某轴的旋转运动，即章动。实际飞行中，可以是单独一种角运动，也可以是两自由度角运动组合或三自由度角运动复合运动。在风洞试验中模拟旋转弹箭角运动并测量其运动过程中非定常气动力，是旋转弹箭动态气动特性研究的主要手段。因此，需要在风洞试验中研制一套旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，实现对旋转弹箭非定常气动力测量。
发明内容
本发明正是针对现有风洞试验技术能力下，无法模拟旋转弹箭三自由度角运动这一问题，提供一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，该装置可以在风洞中实现旋转弹箭模型三自由度角运动模拟，也可以单独实现其中的两个或单个自由度运动，运动过程中实时测量角度变化值和作用于旋转弹箭模型上的非定常空气动力。
本发明的技术方案：一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，包括试验模型，并且还包括主级旋转机构、次级旋转机构和模型支撑机构；主级旋转机构的前端为能够旋转的扇形面，次级旋转机构安装于扇形面上并能在该扇形面上调节位置，实现了进动角角度的延伸，模型支撑机构安装于次级旋转机构上，试验模型安装于模型支撑机构上，试验模型相对于模型支撑机构能够自由旋转，次级旋转机构驱动模型支撑机构旋转。
本发明还具有如下技术特征：
1、所述的主级旋转机构包括风洞中部支架、主级支撑套筒、主级电机、主级减速器、主级联轴器、主级编码器、主级导电滑环、主级轴承、主旋转轴和扇形面，主级支撑套筒与风洞中部支架固联，主级电机安装于主级支撑套筒上，主级电机依次通过主机减速器、主级联轴器带动主旋转轴连续旋转，主旋转轴与扇形面相连，主旋转轴通过主旋转轴安装于主级支撑套筒内，主级编码器实时测量主旋转轴的滚转角度，主级导电滑环实现电信号传输。
2、所述的次级旋转机构包括预偏滑块、次级支撑套筒、次级电机、次级减速器、次级联轴器、次级角度编码器、次级导电滑环、次级轴承和次级旋转轴，次级旋转轴安装在次级支撑套筒内，次级旋转轴和次级支撑套筒之间设置有次级轴承，次级支撑套筒通过预偏滑块与扇形面连接，次旋转电机依次通过次级减速器、次级联轴器与次级旋转轴连接，次级角度编码器实时测量次级旋转轴的旋转角度，次级导电滑环实现电信号传输，通过调节预偏滑块的在扇形面的位置，实现了进动角角度的延伸。
3、所述的模型支撑机构包括模型支杆、三级编码器、两个三级轴承、五分量天平和试验模型，五分量天平的前端与试验模型固定连接，五分量天平的末端与模型支杆固定连接，五分量天平通过第二三级轴承与试验模型的内壁连接，模型支杆通过第一三级轴承与试验模型尾部内壁相连，能够使试验模型绕自身轴线的自由旋转，试验模型与试验模型之间安装有三级编码器，三级编码器实时测量试验模型绕自身轴线的滚转角，模型支杆的一端为拐折形，能够实现试验模型章动角的模拟。
4、如上所述的主级旋转机构还包括配重块，在扇形面的外延安装有配重块。
本发明采用三级运动串联装置总体结构布局，结构稳定，在高速风洞试验中模拟旋转弹箭三自度角运动，并同时测量运动过程中非定常气动力，能够实现模型三个方向上的独立运动，能够测量三个方向上的角度，能够测量模型的非定常气动力。本发明能够在高速风洞中完全模拟弹箭模型的进动、章动与自旋运动三种运动组合，并能够单独实现其中的任意两种运动或一种运动。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明主级旋转机构示意图。
图3是本发明次级旋转机构和自旋机构示意图。
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说明：
实施例1
如图1所示，一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，包括试验模型29，并且还包括主级旋转机构1、次级旋转机构2和模型支撑机构3；主级旋转机构1的前端为能够旋转的扇形面，次级旋转机构2安装于扇形面上并能在该扇形面上调节位置，实现了进动角角度的延伸，模型支撑机构3安装于次级旋转机构2上，试验模型29安装于模型支撑机构上，试验模型29相对于模型支撑机构3能够自由旋转，次级旋转机构2驱动模型支撑机构3旋转。
所述的主级旋转机构1包括风洞中部支架4、主级支撑套筒5、主级电机6、主级减速器7、主级联轴器8、主级编码器9、主级导电滑环10、主级轴承11、主旋转轴12和扇形面13，主级支撑套筒5与风洞中部支架4固联，主级电机6安装于主级支撑套筒5上，主级电机6依次通过主机减速器7、主级联轴器8带动主旋转轴12连续旋转，主旋转轴12与扇形面13相连，主旋转轴12通过主旋转轴12安装于主级支撑套筒5内，主级编码器9实时测量主旋转轴12的滚转角度，主级导电滑环10实现电信号传输。如上所述的主级旋转机构1还包括配重块14，在扇形面13的外延安装有配重块14。配重块14用于平衡转动离心力，有助于转动平稳。
所述的次级旋转机构2包括预偏滑块15、次级支撑套筒16、次级电机17、次级减速器18、次级联轴器19、次级角度编码器20、次级导电滑环21、次级轴承23和次级旋转轴22，次级旋转轴22安装在次级支撑套筒16内，次级旋转轴22和次级支撑套筒16之间设置有次级轴承23，次级支撑套筒16通过预偏滑块15与扇形面13连接，次旋转电机17依次通过次级减速器18、次级联轴器19与次级旋转轴22连接，次级角度编码器20实时测量次级旋转轴22的旋转角度，次级导电滑环21实现天平、次级电机、角度编码器电信号传输，通过调节预偏滑块15的在扇形面13的位置，实现了进动角角度的延伸。
所述的模型支撑机构3包括模型支杆24、三级编码器25、两个三级轴承26，27、五分量天平28和试验模型29，五分量天平28的前端与试验模型29固定连接，五分量天平28的末端与模型支杆固定24连接，五分量天平28通过第二三级轴承27与试验模型29的内壁连接，模型支杆24通过第一三级轴承26与试验模型29尾部内壁相连，能够使试验模型29绕自身轴线的自由旋转，试验模型29与试验模型29之间安装有三级编码器25，三级编码器25实时测量试验模型29绕自身轴线的滚转角，模型支杆24的一端为拐折形，能够实现试验模型29章动角的模拟。
模型支撑机构3由模型支杆24、三级编码器25、三级轴承26、五分量天平26和试验模型27组成。五分量天平26前端设计成加长连接段，此段通过三级轴承26与试验模型27相连，实现了试验模型绕自身轴线的自由旋转。三级编码器25实时测量试验模型27绕自身轴线的滚转角。
本实施例的进动角变化范围5-30°，章动角变化范围0-5°。
本发明的工作过程及原理：
旋转弹箭的进动与章动可以采用弹体绕速度矢量与弹体绕某轴的旋转来描述。为此，采用两级子机构串联组合的方式来实现。其中，由主级旋转机构提供弹体绕速度矢量的旋转运动，即实现试验模型的进动；由次级旋转机构提供弹体绕某轴的旋转运动，即实现模型的章动。此外，由模型支撑机构实现弹体自旋运动。主级旋转运动和次级旋转运动是给定旋转速率的，自由旋转运动是气动力矩激发的。旋转主轴与次级套筒轴线之间的夹角为进动角，模型弹体轴线与次级支撑套筒轴线的夹角为章动角。进动角大小通过调整次级支撑套筒在扇形面上的安装位置来实现，章动角大小通过更换不同预偏角度的天平支杆来实现。

Claims (5)

1.一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，包括试验模型(29)，其特征在于，还包括主级旋转机构(1)、次级旋转机构(2)和模型支撑机构(3)；主级旋转机构(1)的前端为能够旋转的扇形面，次级旋转机构(2)安装于扇形面上并能在该扇形面上调节位置，实现了进动角角度的延伸，模型支撑机构(3)安装于次级旋转机构(2)上，试验模型(29)安装于模型支撑机构上，试验模型(29)相对于模型支撑机构(3)能够自由旋转，次级旋转机构(2)驱动模型支撑机构(3)旋转。
2.根据权利要求1所述的一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，其特征在于：所述的主级旋转机构(1)包括风洞中部支架(4)、主级支撑套筒(5)、主级电机(6)、主级减速器(7)、主级联轴器(8)、主级编码器(9)、主级导电滑环(10)、主级轴承(11)、主旋转轴(12)和扇形面(13)，主级支撑套筒(5)与风洞中部支架(4)固联，主级电机(6)安装于主级支撑套筒(5)上，主级电机(6)依次通过主机减速器(7)、主级联轴器(8)带动主旋转轴(12)连续旋转，主旋转轴(12)与扇形面(13)相连，主旋转轴(12)通过主旋转轴(12)安装于主级支撑套筒(5)内，主级编码器(9)实时测量主旋转轴(12)的滚转角度，主级导电滑环(10)实现电信号传输。
3.根据权利要求1或2所述的一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，其特征在于：所述的次级旋转机构(2)包括预偏滑块(15)、次级支撑套筒(16)、次级电机(17)、次级减速器(18)、次级联轴器(19)、次级角度编码器(20)、次级导电滑环(21)、次级轴承(23)和次级旋转轴(22)，次级旋转轴(22)安装在次级支撑套筒(16)内，次级旋转轴(22)和次级支撑套筒(16)之间设置有次级轴承(23)，次级支撑套筒(16)通过预偏滑块(15)与扇形面(13)连接，次旋转电机(17)依次通过次级减速器(18)、次级联轴器(19)与次级旋转轴(22)连接，次级角度编码器(20)实时测量次级旋转轴(22)的旋转角度，次级导电滑环(21)实现电信号传输，通过调节预偏滑块(15)的在扇形面(13)的位置，实现了进动角角度的延伸。
4.根据权利要求1或2所述的一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，其特征在于：所述的模型支撑机构(3)包括模型支杆(24)、三级编码器(25)、两个三级轴承(26，27)、五分量天平(28)和试验模型(29)，五分量天平(28)的前端与试验模型(29)固定连接，五分量天平(28)的末端与模型支杆固定(24)连接，五分量天平(28)通过第二三级轴承(27)与试验模型(29)的内壁连接，模型支杆(24)通过第一三级轴承(26)与试验模型(29)尾部内壁相连，能够使试验模型(29)绕自身轴线的自由旋转，试验模型(29)与试验模型(29)之间安装有三级编码器(25)，三级编码器(25)实时测量试验模型(29)绕自身轴线的滚转角，模型支杆(24)的一端为拐折形，能够实现试验模型(29)章动角的模拟。
5.根据权利要求2所述的一种旋转弹箭三自由度角运动模拟试验装置，其特征在于：还包括配重块(14)，扇形面(13)的外延安装有配重块(14)。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112179608A (zh) * 2020-09-28 2021-01-05 厦门大学 用于旋转弹箭模型风洞动态试验的支撑装置和试验***
CN112649171A (zh) * 2020-12-17 2021-04-13 中国航天空气动力技术研究院 一种机弹同时分离模拟的轨迹捕获***
CN112904898A (zh) * 2021-01-28 2021-06-04 上海机电工程研究所 旋转弹箭非定常气动响应特性评估方法和***
CN113494989A (zh) * 2021-06-28 2021-10-12 中国航天空气动力技术研究院 一种配置配平机构的风洞用双转轴装置及配平方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103592099A (zh) * 2013-11-28 2014-02-19 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 用于风洞自由滚转振动试验的测量装置及其测量方法
CN205642791U (zh) * 2015-12-29 2016-10-12 中国航天空气动力技术研究院 一种风洞用旋转导弹的锥形运动模拟装置
CN106441779A (zh) * 2015-08-06 2017-02-22 无锡市羲和科技有限公司 一种高速风洞中测量飞行器三自由度动稳定参数的装置
CN106768816A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置
CN107290123A (zh) * 2017-06-07 2017-10-24 中国航天空气动力技术研究院 多自由度风洞大攻角装置
US20180067015A1 (en) * 2016-08-04 2018-03-08 Ahmad D. Vakili Technology to Control a Model and Balance Support System's Dynamics and Isolate the Balance as Needed to Increase Test Facilities Productivity
CN109506878A (zh) * 2018-10-29 2019-03-22 中国航天空气动力技术研究院 一种多自由度机构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103592099A (zh) * 2013-11-28 2014-02-19 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 用于风洞自由滚转振动试验的测量装置及其测量方法
CN106441779A (zh) * 2015-08-06 2017-02-22 无锡市羲和科技有限公司 一种高速风洞中测量飞行器三自由度动稳定参数的装置
CN205642791U (zh) * 2015-12-29 2016-10-12 中国航天空气动力技术研究院 一种风洞用旋转导弹的锥形运动模拟装置
US20180067015A1 (en) * 2016-08-04 2018-03-08 Ahmad D. Vakili Technology to Control a Model and Balance Support System's Dynamics and Isolate the Balance as Needed to Increase Test Facilities Productivity
CN106768816A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种尾振动的俯仰动导数实验测量装置
CN107290123A (zh) * 2017-06-07 2017-10-24 中国航天空气动力技术研究院 多自由度风洞大攻角装置
CN109506878A (zh) * 2018-10-29 2019-03-22 中国航天空气动力技术研究院 一种多自由度机构

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112179608A (zh) * 2020-09-28 2021-01-05 厦门大学 用于旋转弹箭模型风洞动态试验的支撑装置和试验***
CN112649171A (zh) * 2020-12-17 2021-04-13 中国航天空气动力技术研究院 一种机弹同时分离模拟的轨迹捕获***
CN112904898A (zh) * 2021-01-28 2021-06-04 上海机电工程研究所 旋转弹箭非定常气动响应特性评估方法和***
CN112904898B (zh) * 2021-01-28 2022-11-29 上海机电工程研究所 旋转弹箭非定常气动响应特性评估方法和***
CN113494989A (zh) * 2021-06-28 2021-10-12 中国航天空气动力技术研究院 一种配置配平机构的风洞用双转轴装置及配平方法
CN113494989B (zh) * 2021-06-28 2024-05-31 中国航天空气动力技术研究院 一种配置配平机构的风洞用双转轴装置及配平方法

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