一种舵面间隙风洞试验模拟装置制造方法及图纸

一种舵面间隙风洞试验模拟装置，模型主轴(3)的一端通过模型固定法兰盘(2)与舵面模型(1)固连；模型主轴(3)的另一端固连扭转弹簧板(6)，扭转弹簧板(6)的自由端插入固定基座(10)的凹槽内且二者之间有间隙，间隙通过安装在固定基座(10)上的间隙控制螺钉/螺栓(9)可调，通过扭转弹簧板(6)的弯曲实现对模型扭转刚度的控制；扭转弹簧板(6)的变形通过模型保护柱(8)进行限位；轴承(5)安装于模型固定套(4)内部，模型主轴(3)穿过两个轴承(5)，使用模型固定套(4)实现对主轴扭转以外自由度的固定。本发明专利技术通过调整间隙的大小实现对线性和非线性状况的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种舵面间隙风洞试验模拟装置
本专利技术涉及风洞试验固定装置，属于航天航空工程领域。
技术介绍
在进行飞行器翼舵面试验时，常需要对模型进行固定，模型固定端即需要保障模型的安全，又需要模拟模型的弯曲刚度、扭转刚度、以及一些非线性间隙的边界条件，这种舵面间隙风洞试验模拟装置的设计正是基于以上问题的考虑。如图1所示，现有的风洞舵面模型固定装置主要包括：模型1、法兰盘2、模型主梁3。其中使用模型1与法兰盘2之间进行固定，模型主梁3与法兰盘2进行固定连接，使用模型的主梁来模拟弯曲刚度和扭转刚度。现有的风洞舵面模型固定装置存在以下问题：(1)由于使用同一根主梁来模拟模型的弯曲和扭转刚度，这使得两者容易相互干扰，边界条件模型不易准确。(2)无法模拟模型边界条件的间隙非线性现象。(3)使用同一根主梁来模拟模型的弯曲和扭转刚度，设计工作难免遇到两个数据量耦合的情况，增加了主梁设计的难度。(4)主梁缺少相应的限位和保护装置，当模型剧烈振动时，容易发生试验事故。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种舵面间隙风洞试验模拟装置，利用较为简单的结构形式，简单有效的实现模拟非线性间隙等复杂的边界条件和完成风洞试验的目的。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的：一种舵面间隙风洞试验模拟装置，包括舵面模型、模型固定法兰盘、模型主轴、两个模型固定套，两个轴承，扭转弹簧板、一组模型保护柱，一组间隙控制螺钉/螺栓、固定基座；模型主轴的一端通过模型固定法兰盘与舵面模型固连；模型主轴的另一端固连扭转弹簧板，扭转弹簧板的自由端插入固定基座的凹槽内且二者之间有间隙，间隙通过安装在固定基座上的间隙控制螺钉/螺栓可调，通过扭转弹簧板的弯曲实现对模型扭转刚度的控制；扭转弹簧板的变形通过模型保护柱进行限位；轴承安装于模型固定套内部，模型主轴穿过两个轴承，使用模型固定套实现对主轴扭转以外自由度的固定。优选的，该包括紧急限位钉，当试验过程中舵面模型的振动超过阈值，则启动紧急限位钉对扭转弹簧片进行夹紧固定。优选的，所述的间隙控制螺钉/螺栓在扭转弹簧板轴线方向不少于三组，每组距离a不低于1cm；位于同一纵向高度上的间隙控制螺钉/螺栓为一组。优选的，最下面一组间隙控制螺钉/螺栓将扭转弹簧板进行定位，或者固定基座凹槽内部一侧设置凸台，扭转弹簧板一侧与凸台接触，另一侧通过最下面的间隙控制螺钉/螺栓顶紧定位。优选的，所述的间隙控制螺钉/螺栓头部为圆弧形且相对扭转弹簧板对称布置。优选的，固定基座凹槽内壁与扭转弹簧板一侧之间的缝隙b不应低于0.5cm。优选的，模型保护柱与扭转弹簧片之间距离以3mm～10mm之间为宜。优选的，所述的模型主轴两端为矩形截面，中段为圆形截面；通过矩形截面与扭转弹簧板固定，中段圆形截面用于安装轴承；法兰盘连接的矩形截面部分用来模拟舵面模型的弯曲刚度。优选的，所述的模型主轴与法兰盘连接的矩形截面部分长度不应低于2cm。优选的，所述的轴承内直径与模型主轴的外直径一致，偏差允许在0.3mm之内。优选的，通过扭转弹簧片的材料及自由端尺寸模拟扭转刚度。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1)航空航天工程领域，由舵面间隙引起的飞行事故时有发生，根源在于舵系统不可避免的存在结构非线性，如间隙等。传统的舵面颤振风洞试验不考虑间隙的影响，使得难以模拟/考核实际舵面的气动弹性特性。近年来，舵面间隙的非线性气动弹性风洞试验需求日益增加，对有效模拟间隙舵面的风洞试验装置提出了迫切的需求。本专利技术设计了一种可有效模拟舵面间隙的风洞试验装置，该结构形式简单、可控、系统性误差小；相对其他复杂的实现机构更具优势。同一机构可实现线性和非线性两种情况的模拟，有利于试验结果的对比分析。2)传统舵面颤振风洞试验，使用同一根主梁来模拟模型的弯曲和扭转刚度，设计工作难免遇到两个数据量耦合的情况，增加了主梁设计的难度。本专利技术采用模型边界条件的弯曲和扭转使用模型主轴矩形梁和扭转弹簧片分开独立模拟的方式，使边界条件模拟更准确，同时也更易实现。3)本专利技术使用间隙控制螺栓来控制模型端部的边界条件，控制可达需要模拟的间隙大小，各模块相对独立，对工程实际更易修改和控制，可以有效地模拟间隙非线性或线性的边界条件。4)相比传统风洞颤振试验的模型保护措施/装置，本专利技术采用扭转弹簧片两侧加装了一组模型保护柱和紧急限位钉的方式，双重保险措施(紧急限位钉是针对无间隙的舵面临近颤振边界时模型保护机构(增大了扭转刚度)，正常情况下该机构不启用。保护柱是针对有间隙时的舵面，防止舵面发生静发散或颤振保护模型不受破坏)，有利于在模型振动剧烈时保护模型，避免试验事故的发生。附图说明：图1为现有风洞舵面模型固定装置示意图；图2为本专利技术舵面间隙风洞试验模拟装置示意图；图3为本专利技术舵面间隙风洞试验模拟装置固定位置局部示意图；图4为本专利技术舵面间隙风洞试验模拟装置固定位置局部正视图；1模型、2模型固定法兰盘、3模型主轴、4模型固定套、5轴承、6扭转弹簧板、7紧急限位钉、8模型保护柱，9间隙控制螺钉、10固定基座。具体实施方式如图2、图3、图4所示，本专利技术包括：1模型、2模型固定法兰盘、3模型主轴、4模型固定套、5轴承、6扭转弹簧板、7紧急限位钉、8模型保护柱，9间隙控制螺钉/螺栓、10固定基座其中模型固定法兰盘2一端与模型1固定连接，一端与模型主轴3固定连接。模型主轴3中段为圆形截面、两端为矩形截面，与扭转弹簧板连接的矩形截面梁用于固定，与法兰盘连接的矩形截面梁用来模拟模型的弯曲刚度，通过扭转弹簧板6的弯曲实现对模型扭转刚度的控制。轴承5安装于模型固定套4内部，模型主轴3穿过两个轴承5。轴承内直径与模型主轴的外直径一致，偏差允许在0.3mm之内。模型保护柱8和紧急限位钉7分别位于扭转弹簧板6的两侧用来在紧急情况下对模型进行固定。间隙控制螺钉/螺栓9在模型1根部对模型进行夹紧固定，通过调整间隙的大小实现对非线性状况的模拟。模型主轴与法兰盘连接的矩形截面部分长度不应低于2cm。模型保护柱8与扭转弹簧片6之间距离以3mm～10mm之间为宜。安装时，先将轴承5安装于模型固定套4内部，将固定法兰盘2一端与模型1固定连接，一端与模型主轴3固定连接。将模型主轴3穿过轴承5并固定。在固定基座10上安装扭转弹簧板6，在扭转弹簧板6两侧安装模型保护柱8和紧急限位钉7。将模型主轴3与扭转弹簧板6连接固定。间隙控制螺钉/螺栓9在扭转弹簧板6轴线方向不少于三组，每组距离a不低于1cm；位于同一纵向高度上的间隙控制螺钉/螺栓为一组。最下面一组间隙控制螺钉/螺栓将扭转弹簧板进行定位，或者固定基座凹槽内部一侧设置凸台，扭转弹簧板6一侧与凸台接触，另一侧通过最下面的间隙控制螺钉/螺栓顶紧定位，图4给出的是最下面两组间隙控制螺钉/螺栓顶紧定位的方式。上面的两组螺栓头部为突出的圆弧形，以扭转弹簧板对称布置，可以从两侧对模型进行夹紧固定。固定基座10凹槽内壁与扭转弹簧板6一侧之间的缝隙b不应低于0.5cm。具体的控制方式为：在风洞开始吹风前，调节间隙控制螺钉9，改变对扭转弹簧板6的固定，从而设计模型的间隙非线性边界条件。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种舵面间隙风洞试验模拟装置，其特征在于：包括：舵面模型(1)、模型固定法兰盘(2)、模型主轴(3)、两个模型固定套(4)，两个轴承(5)，扭转弹簧板(6)、一组模型保护柱(8)，一组间隙控制螺钉/螺栓(9)、固定基座(10)；模型主轴(3)的一端通过模型固定法兰盘(2)与舵面模型(1)固连；模型主轴(3)的另一端固连扭转弹簧板(6)，扭转弹簧板(6)的自由端插入固定基座(10)的凹槽内且二者之间有间隙，间隙通过安装在固定基座(10)上的间隙控制螺钉/螺栓(9)可调，通过扭转弹簧板(6)的弯曲实现对模型扭转刚度的控制；扭转弹簧板(6)的变形通过模型保护柱(8)进行限位；轴承(5)安装于模型固定套(4)内部，模型主轴(3)穿过两个轴承(5)，使用模型固定套(4)实现对主轴扭转以外自由度的固定。

【技术特征摘要】
1.一种舵面间隙风洞试验模拟装置，其特征在于：包括：舵面模型(1)、模型固定法兰盘(2)、模型主轴(3)、两个模型固定套(4)，两个轴承(5)，扭转弹簧板(6)、一组模型保护柱(8)，一组间隙控制螺钉/螺栓(9)、固定基座(10)；模型主轴(3)的一端通过模型固定法兰盘(2)与舵面模型(1)固连；模型主轴(3)的另一端固连扭转弹簧板(6)，扭转弹簧板(6)的自由端插入固定基座(10)的凹槽内且二者之间有间隙，间隙通过安装在固定基座(10)上的间隙控制螺钉/螺栓(9)可调，通过扭转弹簧板(6)的弯曲实现对模型扭转刚度的控制；扭转弹簧板(6)的变形通过模型保护柱(8)进行限位；轴承(5)安装于模型固定套(4)内部，模型主轴(3)穿过两个轴承(5)，使用模型固定套(4)实现对主轴扭转以外自由度的固定。2.根据权利要求1所述的舵面间隙风洞试验模拟装置，其特征在于：该包括紧急限位钉(7)，当试验过程中舵面模型(1)的振动超过阈值，则启动紧急限位钉(7)对扭转弹簧片(6)进行夹紧固定。3.根据权利要求1或2所述的舵面间隙风洞试验模拟装置，其特征在于：所述的间隙控制螺钉/螺栓(9)在扭转弹簧板(6)轴线方向不少于三组，每组距离a不低于1cm；位于同一纵向高度上的间隙控制螺钉/螺栓为一组。4.根据权利要求3所述的舵面间隙风洞试验模拟装置，其特征在于：最...

【专利技术属性】
技术研发人员：付志超，刘子强，陈占军，吕计男，侯英昱，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11