本发明专利技术属于风洞实验技术领域，具体涉及一种测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置，包括风洞、并联杆机构、尾支杆、变俯仰角装置、多分量天平、滚转驱动装置和飞行器模型；并联杆机构设有三组，并联杆机构包括直线驱动装置、滑块和平行杆组。平行杆组包括两根平行设置的连杆。通过本发明专利技术，飞行器模型可以在风洞中大尺度和大速度的移动，而且机构刚度大，风洞堵塞度小；另外，通过改变多分量天平的预偏角度可以按需要改变飞行器模型的初始俯仰角，从而测得模型机翼的滚摇或掉翼现象；不仅如此，在机翼滚摇或掉翼中飞行器模型的体轴也可根据模型内部测得的气动力而平行移动。
【技术实现步骤摘要】
一种测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置及方法
本专利技术属于风洞实验
，具体涉及一种测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置及方法。
技术介绍
现代军机要求有更好的机动性和敏捷性。传统的通过大角度机动来改变高度或航迹的方法已难以完全满足实战的要求。通过直接改变高度或航迹(如推力矢量法)要比传统的大攻角机动速度更快，需时更少，并且具有更高的敏捷性。但是，直接改变高度或航迹带来的非线性和非定常等空气动力特性(如洗流时差、掉翼和机翼滚摇等)是必须了解的问题。对洗流时差来说，当飞行器作俯仰机动飞行时，飞行器的瞬时几何迎角和当地下洗角都要随之变化。瞬时几何迎角的变化只与飞行器几何运动有关，在线性的范围内，可用俯仰阻尼导数来表述其俯仰动态性能；而飞行器某局部的瞬时下洗角却与流动过程有关。于是就有了洗流时差和洗流时差引起的阻尼力矩。在线性的范围内也可用洗流时差导数表述洗流时差对俯仰动态性能的影响。为了测出洗流时差引起的阻尼力矩，必须保证ωz＝0，而这就要求实验时模型体轴只能上下平动。现有的技术都是基于平行弹簧在小尺度范围的上下振动(参考文献1、2、3和图9)。在这种情况下，设备不但无法满足模型大尺度快速运动变化带来的攻角变化率的模拟要求，而且只能在线性范围内给出俯仰洗流时差导数无法给出纵向、侧向以及纵、侧向间交叉洗流时差导数(等)。而且在非线性和非定常范围内，造成的非线性洗流时差和机翼滚摇、掉翼等是飞机设计中必须解决的问题。为了给飞行设计提供有关设计和鉴定资料，也为了给试飞部门提供安全的飞行规范，进行高速风洞军机模型的大尺度机动实验是必要的前提。CN106840583A公开了一种具有平移功能的亚跨超声速风洞大攻角机构，CN106840584A公开了一种多自由度的亚跨超声速风洞大攻角机构，虽然机构的平移范围较大，但是平移机构的质量和惯性很大，难以满足大平移速度和加速度的要求，而且只能提供一个竖直方向上的运动。另一种并联机构(Delta机构，参考文献4和图10)，它由三个分支机构均布连接定平台30和末端的动平台31。每个分支机构由一个与定平台30相连的转动副33和一个由四个球铰构成的平行四边形闭环32构成。这种机构可以提供三个线性方向的运动。但是，机构是上下运动，不能满足常规风洞水平测试的要求。加以前平台和机构的轴向气流堵塞度很大，平台的活动范围又小，从机构的动力学方程和雅可比矩阵可以推出其侧向刚度和偏转刚度均较低，无法用于大尺度沉浮、进退和侧滑的高速风洞试验。除洗流时差外，机翼滚摇也是与飞行器机动性和敏捷性有关的重要问题。机翼摇滚现象是飞行器在大攻角飞行时由气动力作用而产生的横向振荡运动。细长机翼的前缘涡的不对称破裂与振动，机身前体涡的不对称卷起，大展弦比机翼前缘的不对称失速与振动等，都可能造成机翼滚摇。这种自激振荡不仅造成升力损失，而且由于纵横向自由度的耦合，严重影响了飞机的安定性和操纵性，大大限制了飞机的机动性和敏捷性，缩小了飞行包线。参考文献5和图11记录了在模型滚转自由的条件下通过改变模型的俯仰角，直到机翼滚摇并记录机翼滚摇的时间历程。飞行器模型35由尾支杆36支撑，尾支杆通过止推轴承37和球轴承38支撑在支臂39内，并可以自由滚转。在尾支杆和支臂间有滚转角测量装置40和滚转锁紧装置41。风洞试验时，支臂39带动尾支杆36改变飞行器模型35的俯仰角。当飞行器模型35的机翼滚摇出现时，滚转角测量装置40测量出滚转角的时间历程。当机翼滚摇超过额定安全范围时，滚转锁紧装置41锁紧所述尾支杆。但是，上述试验只是记录了机翼滚转角的时间历程，加以试验只能在飞行器模型体轴无侧向运动下进行。事实上，在机翼滚摇时的气动力变化及其对滚摇的影响是机翼滚摇试验需研究的重点内容，没有相应的气动力数据和流态观察，就难以对机翼滚摇的出现和防止作出进一步的研究。加以，机翼滚摇时必然会引起飞行器模型的侧向运动，并进而会对机翼滚摇发生很大的影响。掉翼现象也是与飞行器机动性和敏捷性有关的重要问题。当飞行器左右机翼，尤其是翼尖出现不对称失速时，失速部分的升力大幅度减少，形成整个机翼快速下掉的掉翼现象，同时也造成机身纵轴上下、左右的摆动，使飞机的机动性和敏捷性受到很大的限制。迄今为止，还无法得到在实际掉翼的过程中，伴有机身纵轴上下、左右的摆动的气动现象和机理。参考文献参考文献1.动导数平移实验设备的研制，武传江、王延奎，气动研究与实验，Vol.14.，Dec.,1997.参考文献2.K.J.Orlik-Ruckemann,E.S.HanffandC,R.Anstey.WindTunnelApparatusforTranslationalOscillationExperiments.AIAA-80-0046,January14-16,1980.参考文献3.K.J.Orlik-Ruckemann,J.G.LabergeandE.S.Hanff.MeasurementofDynamicCross-DerivativesDuetoPitchingandYawing.AIAAPapaerNo.74-611.参考文献4.黄真，刘婧芳，李艳文：论机构的自由度，2011-8。参考文献5.张杰，才义，吴佳莉，潘金柱，卜忱：跨声速自由滚转试验技术研究，空气动力学学报，第34卷第5期，2016年10月
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置及方法，飞行器模型可以在风洞中大尺度和大速度的移动，而且机构刚度大，风洞堵塞度小；另外，通过改变多分量天平的预偏角度可以按需要改变飞行器模型的初始俯仰角，从而测得模型机翼的滚摇或掉翼现象和相关气动力数据；不仅如此，在机翼滚摇或掉翼中飞行器模型的体轴也可根据模型内部测得的气动力而平行移动。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置，包括风洞、并联杆机构、尾支杆、变俯仰角装置、多分量天平、滚转驱动装置和飞行器模型；所述并联杆机构设有三组，所述并联杆机构包括直线驱动装置、滑块和平行杆组；所述直线驱动装置安装在风洞内，所述直线驱动装置能够驱动滑块沿平行于风洞轴线的方向移动；所述平行杆组包括两根平行设置的连杆，所述连杆的一端通过后万向铰与滑块连接，每组平行杆组的两根连杆与滑块的连接点的连线平行于风洞的轴线，所述连杆的另一端通过前万向铰与尾支杆连接；所述尾支杆通过变俯仰角装置与多分量天平固定连接，所述多分量天平通过滚转驱动装置与飞行器模型连接。本专利技术的技术方案还有：所述变俯仰角装置包括俯仰角驱动电机、蜗杆和蜗轮，所述俯仰角驱动电机、蜗杆和蜗轮安装在尾支杆上，所述俯仰角驱动电机与蜗杆连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗轮通过俯仰连杆与多分量天平固定连接。本专利技术的技术方案还有：所述飞行器模型的内部固设有连接套筒，所述多分量天平通过轴承与连接套筒连接；所述滚转驱动装置为滚转驱动电机，所述滚转驱动电机与多分量天平固定连接，所述滚转驱动电机的输出轴与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置，其特征在于：包括风洞(1)、并联杆机构、尾支杆(2)、变俯仰角装置、多分量天平(4)、滚转驱动装置和飞行器模型(5)；所述并联杆机构设有三组，所述并联杆机构包括直线驱动装置、滑块(6)和平行杆组；所述直线驱动装置安装在风洞(1)内，所述直线驱动装置能够驱动滑块(6)沿平行于风洞(1)轴线的方向移动；所述平行杆组包括两根平行设置的连杆(7)，所述连杆(7)的一端通过后万向铰(8)与滑块(6)连接，每组平行杆组的两根连杆(7)与滑块(6)的连接点的连线平行于风洞(1)的轴线，所述连杆(7)的另一端通过前万向铰(9)与尾支杆(2)连接；所述尾支杆(2)通过变俯仰角装置与多分量天平(4)固定连接，所述多分量天平(4)通过滚转驱动装置与飞行器模型(5)连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置，其特征在于：包括风洞(1)、并联杆机构、尾支杆(2)、变俯仰角装置、多分量天平(4)、滚转驱动装置和飞行器模型(5)；所述并联杆机构设有三组，所述并联杆机构包括直线驱动装置、滑块(6)和平行杆组；所述直线驱动装置安装在风洞(1)内，所述直线驱动装置能够驱动滑块(6)沿平行于风洞(1)轴线的方向移动；所述平行杆组包括两根平行设置的连杆(7)，所述连杆(7)的一端通过后万向铰(8)与滑块(6)连接，每组平行杆组的两根连杆(7)与滑块(6)的连接点的连线平行于风洞(1)的轴线，所述连杆(7)的另一端通过前万向铰(9)与尾支杆(2)连接；所述尾支杆(2)通过变俯仰角装置与多分量天平(4)固定连接，所述多分量天平(4)通过滚转驱动装置与飞行器模型(5)连接。
2.根据权利要求1所述的测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置，其特征在于：所述变俯仰角装置包括俯仰角驱动电机(10)、蜗杆(11)和蜗轮(12)，所述俯仰角驱动电机(10)、蜗杆(11)和蜗轮(12)安装在尾支杆(2)上，所述俯仰角驱动电机(10)与蜗杆(11)连接，所述蜗杆(11)与蜗轮(12)啮合，所述蜗轮(12)通过俯仰连杆(3)与多分量天平(3)固定连接。
3.根据权利要求1所述的测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置，其特征在于：所述飞行器模型(5)的内部固设有连接套筒(13)，所述多分量天平(4)通过轴承(14)与连接套筒(13)连接；所述滚转驱动装置为滚转驱动电机(15)，所述滚转驱动电机(15)与多分量天平(4)固定连接，所述滚转驱动电机(15)的输出轴与连接套筒(13)连接。
4.根据权利要求1所述的测量飞行器掉翼、滚摇和洗流时差的装置，其特征在于：所述多分量天平(4)与飞行器模型(5)之间设有滚转锁紧装置，所述滚转锁紧装置能够将多分量天平(4)与飞行器模型(5)...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴中，宋法振，田素营，
申请(专利权)人：日照坤仑智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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