CN109765027A - 四边形机构式大迎角支撑*** - Google Patents

Abstract

四边形机构式大迎角支撑***，在飞行器风洞试验过程中，使用的大迎角支撑***不能连续进行角度变化，迎角和侧滑角的耦合现象难以避免且大迎角支撑***的阻塞度大。本发明中滑动机构设置在侧滑机构内，主电缸和副电缸并列设置在滑动机构上，主电缸和副电缸之间固定连接，主电缸的上方设置有尾杆，主电缸和副电缸分别与尾杆相铰接，尾杆的前端设置有试验模型，主电缸和副电缸带动尾杆在竖直方向上作出往复运动，主电缸和副电缸在滑动机构带动下在侧滑机构上作出水平往复直线运动，主电缸、副电缸和滑动机构在侧滑机构的带动下作出水平转动动作。本发明用于飞行器风洞试验。

Description

四边形机构式大迎角支撑***

技术领域：

本发明涉及一种支撑***，具体涉及一种四边形机构式大迎角支撑***。

背景技术：

风洞试验指的是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。在飞行器风洞试验过程中，应用的大迎角支撑***多为半弯刀式支撑***、全弯刀式支撑***及液压式支撑***。然而上述支撑***普遍存在如下问题：

一、加工制造成本高，工期长；

二、试验时不能连续进行角度变化，需要通过更换模型支杆实现所要求的迎角范围，故试验效率较低；

三、迎角和侧滑角之间存在耦合现象，相互干扰，使模型角度运行不够准确；

四、***阻塞度大，这是衡量试验***是否满足试验的重要指标。由此可见，现有的支撑***结构和使用上，存在不便与缺陷，而需进一步改进。

发明内容：

为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种四边形机构式大迎角支撑***。

四边形机构式大迎角支撑***，包括尾杆、主电缸、副电缸、滑动机构和侧滑机构，滑动机构设置在侧滑机构内，主电缸和副电缸并列设置在滑动机构上，主电缸和副电缸之间固定连接，主电缸的上方设置有尾杆，主电缸和副电缸分别与尾杆相铰接，尾杆的前端设置有试验模型，主电缸和副电缸带动尾杆在竖直方向上作出往复运动，主电缸和副电缸在滑动机构带动下在侧滑机构上作出水平往复直线运动，主电缸、副电缸和滑动机构在侧滑机构的带动下作出水平转动动作。

作为优选方案：滑动机构包括支撑座、两个第一直线导轨和两个第一滑块，支撑座设置在侧滑机构的下转盘上，两个第一滑块并列设置在支撑座上，每个第一滑块的上方对应设置有一个第一直线导轨，每个第一滑块与其对应的第一直线导轨滑动配合。

作为优选方案：还包括密封装置，密封装置的底部设置在滑动机构的支撑座上且其处于两个滑块之间，密封装置的顶部设置在侧滑机构的顶部，主电缸从下至上依次穿过滑动机构和密封装置。

作为优选方案：侧滑机构上加工有上口，上口用于密封装置的安装口，密封装置包括卷帘、卷帘支架、扭簧转轴用座、扭簧用转轴、扭簧和两个密封板，所述扭簧通过扭簧用转轴固定安装在扭簧转轴用座上，扭簧转轴用座固定安装在支撑座顶面的一端处，卷帘支架固定安装在支撑座顶面的另一端处，两个密封板从上至下水平设置在上口处，两个密封板分别与上口的内侧壁滑动配合，每个密封板上分别加工有配合主电缸和副电缸的第一穿过孔和第二穿过孔，卷帘的一端通过两个密封板中的一个所述密封板与扭簧相连接，卷帘的另一端经过卷帘支架上的轴体与另一个所述密封板的一端相连接，另一个所述密封板的另一端与扭簧相连接。

作为优选方案：主电缸的结构与副电缸的结构相同，主电缸包括主缸筒和主缸杆，主缸杆由二十四棱电缸杆和电缸杆头组成。

作为优选方案：主缸筒的中心轴线与侧滑机构所在平面之间形成夹角的取值范围为60～90°。

作为优选方案：尾杆包括杆体和连接座，连接座的前端加工有配合杆体的安装孔，通过连接件的配合与杆体的一端可拆卸连接，杆体的另一端与试验模型的尾部可拆卸连接。

作为优选方案：主电缸和副电缸之间通过副电缸座固定连接，连接座、主电缸、副电缸座和副电缸之间围合形成四边形机构。

作为优选方案：还包括管体、拉杆上座、拉杆、拉紧螺栓和拉杆下座，矩形钢管、拉杆上座、拉杆、拉紧螺栓和拉杆下座与主电缸形成三角形机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一、本发明结构设计科学合理，尾杆、主电缸、副电缸、滑动机构和侧滑机构相互配合形成四边形机构搭配主副电缸的布置结构，能够实现试验模型的大迎角试验，减小了支撑***的阻塞度，还能够实现***的连续运动。

二、本发明的迎角范围大，能够实现迎角在-15°～110°范围内的任意角度变化，操作简单且灵活。

三、本发明的阻塞度小，根据样机多次试验计算推导出本发明阻塞度小于3％。

四、本发明通过四边形机构的设置能够使***整体的刚强度且稳定性高。

五、本发明调节角度运动的过程具有连续性，能够实现水平转动、水平移动和数值移动的多种运动趋势，有利于飞行器风洞试验获取数据更加准确。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的左视结构示意图；

图3为本发明中三角形加强机构的主视结构示意图；

图4为密封装置和滑动机构之间连接关系的主视结构剖面示意图；

图5为主电缸的主视结构剖面图；

图6为本发明的工作原理示意图；

图7为本发明的俯视结构示意图，图中去掉试验模型、尾杆、主电缸和副电缸。

图中，1-试验模型；2-尾杆；2-1-杆体；2-2-连接座；3-连接件；5-第一螺纹销；6-第二螺纹销；7-主电缸；8-副电缸；9-滑动机构；10-密封装置；11-侧滑机构；11-1-外环框；11-2-下转盘；12-支撑座；13-加强座；14-管体；15-拉杆上座；16-拉杆；17-拉紧螺栓；18-拉杆下座；19-副电缸座；20-销轴；21-密封板；22-卷帘支架；23-卷帘；25-第一轴承盖；26-第一深沟球轴承；27-第一螺母；28-扭簧转轴用座；29-扭簧用转轴；30-扭簧；31-螺杆；32-联轴器；33-减速电机；34-电机；35-推力球轴承；36-丝杠座；37-缸筒体；38-第二直线导轨；39-第二滑块；40-第二螺母；41-LM滚柱滚动块；42-二十四棱电缸杆；43-电缸杆头；44-丝母座；45-丝母；46-丝杠；47-第二深沟球轴承；48-第二轴承盖；49-减速器；50-第一直线导轨；51-第一滑块；

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

具体实施方式一：如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本实施方式包括尾杆2、主电缸7、副电缸8、滑动机构9和侧滑机构11，滑动机构9设置在侧滑机构11内，所述主电缸7和副电缸8并列设置在滑动机构9上，主电缸7和副电缸8之间固定连接，主电缸7的上方设置有尾杆2，主电缸7和副电缸8分别与尾杆2相铰接，尾杆2的前端设置有试验模型1，主电缸7和副电缸8带动尾杆2在竖直方向上作出往复运动，主电缸7和副电缸8在滑动机构9带动下在侧滑机构11上作出水平往复直线运动，主电缸7、副电缸8和滑动机构9在侧滑机构11的带动下作出水平转动动作。

当主电缸7和副电缸8带动尾杆2在竖直方向上作出往复运动时，通过主电缸7的主缸杆7-1和副电缸8的副缸杆7-2的伸缩动作带动尾杆2在竖直方向(Y方向)上作出上下往复运动，尾杆2运动带动试验模型1作出上下往复运动，尾杆2和试验模型1之间相对静止。

当主电缸7和副电缸8在滑动机构9带动下在侧滑机构11上作出水平往复直线运动时，运动动力来源于滑动机构9，滑动机构9带动主电缸7和副电缸8在水平方向X方向上作出往复直线运动，从而带动试验模型1在水平方向(X方向)上作出往复直线运动，主电缸7和副电缸8动作趋势相同，二者同步运动。

当主电缸7、副电缸8和滑动机构9在侧滑机构11的带动下作出水平转动动作时，运动动力来源于侧滑机构11，侧滑机构11为现有机构，其工作原理为现有技术。侧滑机构11包括外环框11-1和下转盘11-2，下转盘11-2处于外环框11-1内且二者同轴设置，滑动机构9安装在下转盘11-2上，主电缸7和副电缸8安装在滑动机构9上，下转盘11-2以外环框11-1的中心点为转动中心进行360度水平转动，从而带动主电缸7、副电缸8和滑动机构9同步转动，从而使试验模型1作出360度的水平转动动作。

具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图1、图2和图5所示，滑动机构9包括支撑座12、两个第一直线导轨50和两个第一滑块51，支撑座12设置在侧滑机构11的下转盘11-2上，两个第一滑块51并列设置在支撑座12上，每个第一滑块51的上方对应设置有一个第一直线导轨50，每个第一滑块51与其对应的第一直线导轨50滑动配合，第一滑块51带动支撑座12沿第一直线导轨50的长度方向往复运动，两个滑块51中任一一个第一滑块51配合连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠配合设置有减速电机33。

滚珠丝杠为现有产品，其包括第一轴承盖25、第一深沟球轴承26、螺杆31和第一螺母27，第一轴承盖25、第一深沟球轴承26、螺杆31和第一螺母27的连接关系以及相互配合的工作过程与现有技术相同，滚珠丝杠通过联轴器32与减速电机33的输出轴相连接。

滑动机构9为一种水平方向上的补偿机构，增强主电缸7和副电缸8在水平方向上的运动灵活性。通过样机多次试验得出滑动机构9能够在水平方向上实现-500mm+500mm补偿范围，范围大且易操作。

具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，还包括密封装置10，密封装置10的底部设置在滑动机构9的支撑座12上且其处于两个滑块51之间，密封装置10的顶部设置在侧滑机构11的顶部，主电缸7从下至上依次穿过滑动机构9和密封装置10，副电缸8从下至上依次穿过滑动机构9和密封装置10。

本实施方式中侧滑机构11上加工有上口，上口用于密封装置10的安装口，密封装置10包括卷帘23、卷帘支架22、扭簧转轴用座28、扭簧用转轴29、扭簧30和两个密封板21，所述扭簧30通过扭簧用转轴29固定安装在扭簧转轴用座28上，扭簧转轴用座28固定安装在支撑座12顶面的一端处，卷帘支架22固定安装在支撑座12顶面的另一端处，两个密封板21从上至下水平设置在上口处，两个密封板21分别与上口的内侧壁滑动配合，每个密封板21上分别加工有配合主电缸7和副电缸8的第一穿过孔和第二穿过孔，第一穿过孔和第二穿过孔均为腰圆孔，第一穿过孔和第二穿过孔分别为电缸7的主缸杆7-2和副电缸8的副缸杆8-2的穿过孔，卷帘23的一端通过两个密封板21中的一个所述密封板21与扭簧30相连接，卷帘23的另一端经过卷帘支架22上的轴体与另一个所述密封板21的一端相连接，另一个所述密封板21的另一端与扭簧30相连接。滑动机构9水平移动通过带动卷帘23带动密封板21移动，扭簧30为密封板21的往复水平运动提供回复力，从而使密封装置10能够配合主电缸7和副电缸8同步移动，主电缸7的主缸杆7-2和副电缸8的副缸杆8-2带动密封板21沿水平方向运动，驱动卷帘23在卷帘支架22上转动，实现***的密封，即动态密封的效果，确保试验的顺利进行。

具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，主电缸7的结构与副电缸8的结构相同，主电缸7包括主缸筒7-1和主缸杆7-2。主缸杆7-2由二十四棱电缸杆42和电缸杆头43组成，主缸筒7-1包括缸筒体37，它还包括电机34、减速器49、第二轴承盖48、第二深沟球轴承47、推力球轴承35、丝杠座36、丝杠46、丝母45、丝母座44、缸筒体37、第二直线导轨38、第二滑块39、第二螺母40和LM滚柱滚动块41，副电缸8的结构与主电缸7的结构相同，副电缸8包括副缸筒8-1和副缸杆8-2，主缸杆7-2和副缸杆8-2分别与尾杆2相铰接。主电缸7为现有产品进行改进的产品，将现有产品中电缸杆替换为二十四棱电缸杆42即可，其他构件的设置位置以及相互配合的工作过程与现有技术相同。

进一步的，主缸筒7-1的中心轴线与侧滑机构11所在平面之间形成夹角的取值范围为60～90°。主缸筒7-1与副缸筒8-1之间并列设置，副缸筒8-1的中心轴线与侧滑机构11所在平面之间形成夹角的取值范围也为60～90°。两个夹角自独立变化，互不干涉。

具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，尾杆2包括杆体2-1和连接座2-2，连接座2-2的纵向截面形状为***形，连接座2-2的前端加工有配合杆体2-1的安装孔，通过连接件3的配合与杆体2-1的一端可拆卸连接，连接件3为正反螺母，其为现有产品，杆体2-1的另一端与试验模型1的尾部可拆卸连接。主电缸7和副电缸8之间通过副电缸座19固定连接，副电缸8与副电缸座19通过销轴20相连接，连接座2-2、主电缸7、副电缸座19和副电缸8之间围合形成四边形机构，确保试验过程中的动态平衡。

具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，还包括管体14、拉杆上座15、拉杆16、拉紧螺栓17和拉杆下座18，矩形钢管14、拉杆上座15、拉杆16、拉紧螺栓17和拉杆下座18与主电缸8形成三角形机构，管体14为矩形钢管。三角形机构能够有效增强***的纵向稳定性能。

具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五或六的进一步限定，本实施方式中尾杆2、主电缸7、副电缸8、滑动机构9和侧滑机构11相互配合形成四边形机构搭配两个电缸的结构布置，该布置方式能够确保试验模型1的中心位置始终不变，处于同一位置上，如图1中G点位置为试验模型1的中心位置，试验模型1的中心位置还能够与风洞中心始终处于同一竖直线上。试验模型1的中心位置是根据模型具体构造由空气动力学计算获得的唯一确定位置，为既定位置，其获取过程为现有技术。风洞中心的获取过程也为现有技术。

具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式六进一步限定，当管体14为矩形钢管时，矩形钢管与滑动机构9的支撑座12固定连接，实现四边形机构随滑动机构9运动功能。支撑座12固定在主电缸7上，加强座13的悬臂结构延伸到副电缸8处，形成滑动副，实现加强***的横向刚度的作用。

具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八的进一步限定，本发明具有三个转动副和三个移动副，如图6所示，三个转动副分别为转动副A、转动副B和转动副C：

转动副A为副电缸8通过第二螺纹销6与尾杆2铰接形成的转动副；

转动副B为主电缸7通过第一螺纹销5与尾杆2铰接形成的转动副；

转动副C为电机34和减速器49配合副电缸8形成的转动副。

三个移动副的位置分别为移动副D、移动副E和移动副F：

移动副D为主电缸7与滑动机构9之间相互配合形成的移动副；

移动副E为副电缸8与滑动机构9之间相互配合形成的移动副；

移动副F为管体14、拉杆上座15、拉杆16、拉紧螺栓17和拉杆下座18与主电缸7之间相互配合形成的移动副，使主电缸7的缸筒7-1能够在竖直方向上能够上下移动进行位置调整。多个移动副和多个转动副的形成能够有效增强本发明的变换位置的灵活性，且为一体式结构，变换过程灵活方便且连续，无需多次拆卸更换构件。

具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式九的进一步限定，阻塞度是风洞试验模型的最大迎风面积与试验段横截面积之比。阻塞度用来描述风洞阻塞效应的大小。本发明通过样机多次试验得出数据结合相关公式计算得出，阻塞度小于3％。

具体实施方式十一：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五或六的进一步限定，通过多次样机试验测量可知，尾杆2、主电缸7、副电缸8、滑动机构9和侧滑机构11之间位置以及连接方式使本发明实现迎角在-15°～110°范围内的任意角度变化，该角度范围能够确保本发明运动方式的灵活多样，满足不同的试验要求。

Claims (9)

1.一种四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：包括尾杆、主电缸、副电缸、滑动机构和侧滑机构，滑动机构设置在侧滑机构内，主电缸和副电缸并列设置在滑动机构上，主电缸和副电缸之间固定连接，主电缸的上方设置有尾杆，主电缸和副电缸分别与尾杆相铰接，尾杆的前端设置有试验模型，主电缸和副电缸带动尾杆在竖直方向上作出往复运动，主电缸和副电缸在滑动机构带动下在侧滑机构上作出水平往复直线运动，主电缸、副电缸和滑动机构在侧滑机构的带动下作出水平转动动作。

2.根据权利要求1所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：滑动机构包括支撑座、两个第一直线导轨和两个第一滑块，支撑座设置在侧滑机构的下转盘上，两个第一滑块并列设置在支撑座上，每个第一滑块的上方对应设置有一个第一直线导轨，每个第一滑块与其对应的第一直线导轨滑动配合。

3.根据权利要求2所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：还包括密封装置，密封装置的底部设置在滑动机构的支撑座上且其处于两个滑块之间，密封装置的顶部设置在侧滑机构的顶部，主电缸从下至上依次穿过滑动机构和密封装置。

4.根据权利要求3所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：侧滑机构上加工有上口，上口用于密封装置的安装口，密封装置包括卷帘、卷帘支架、扭簧转轴用座、扭簧用转轴、扭簧和两个密封板，所述扭簧通过扭簧用转轴固定安装在扭簧转轴用座上，扭簧转轴用座固定安装在支撑座顶面的一端处，卷帘支架固定安装在支撑座顶面的另一端处，两个密封板从上至下水平设置在上口处，两个密封板分别与上口的内侧壁滑动配合，每个密封板上分别加工有配合主电缸和副电缸的第一穿过孔和第二穿过孔，卷帘的一端通过两个密封板中的一个所述密封板与扭簧相连接，卷帘的另一端经过卷帘支架上的轴体与另一个所述密封板的一端相连接，另一个所述密封板的另一端与扭簧相连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：主电缸的结构与副电缸的结构相同，主电缸包括主缸筒和主缸杆，主缸杆由二十四棱电缸杆和电缸杆头组成。

6.根据权利要求5所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：主缸筒的中心轴线与侧滑机构所在平面之间形成夹角的取值范围为60～90°。

7.根据权利要求1所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：尾杆包括杆体和连接座，连接座的前端加工有配合杆体的安装孔，通过连接件的配合与杆体的一端可拆卸连接，杆体的另一端与试验模型的尾部可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：主电缸和副电缸之间通过副电缸座固定连接，连接座、主电缸、副电缸座和副电缸之间围合形成四边形机构。

9.根据权利要求1、2、3、4、7或8所述的四边形机构式大迎角支撑***，其特征在于：还包括管体、拉杆上座、拉杆、拉紧螺栓和拉杆下座，矩形钢管、拉杆上座、拉杆、拉紧螺栓和拉杆下座与主电缸形成三角形机构。