全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置制造方法
【專利摘要】一種全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置，所述模擬裝置包括一個舵面，所述舵面通過第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸安裝在飛行器模型的機翼上，所述第一轉(zhuǎn)軸設置靠近所述飛行器模型的機身一側(cè)，所述第二轉(zhuǎn)軸設置遠離所述飛行器模型的機身一側(cè)；在所述機翼中對應設置有一個第一滑軌和一個第二滑軌，所述第一轉(zhuǎn)軸以及第二轉(zhuǎn)軸上均設置有軸承，這些軸承的內(nèi)圈與所述第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸固定連接，外圈卡在所述第一滑軌和第二滑軌中并可沿著所述滑軌自由滑動。本發(fā)明的模擬裝置可以模擬全機風洞實驗條件下，舵面操縱裝置失效時，舵面在風洞中的運動軌跡，以此提供最接近真實飛機運行狀態(tài)下的實驗數(shù)據(jù)。
【專利說明】全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空空氣動力學試驗設備，尤其是一種用于全機風洞試驗過程中，模擬舵面操縱裝置失效狀態(tài)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]全機風洞試驗是依據(jù)空氣動力學原理，將整個飛行器模型固定在風洞中，通過施加人工氣流流過飛行器模型，以此模擬空中各種復雜的飛行狀態(tài)，獲取試驗數(shù)據(jù)。全機風洞試驗的主要目的是要獲取飛機模型的各種空氣動力參數(shù)的變化規(guī)律以及模擬飛機在不同流場、流速情況下的操縱性能，例如模擬各個操作舵面的受力情況。
[0003]飛行器的舵面如襟副翼、升降舵、全動平尾、方向舵、前翼等，都需要在風洞中測量其空氣動力性能，其中，舵面的鉸鏈力矩是設計飛行器操縱系統(tǒng)的重要依據(jù)。飛行器對舵面的基本要求是:舵面能產(chǎn)生足夠的操縱力矩，以保證飛行器能在所要求的狀態(tài)下飛行，舵面偏轉(zhuǎn)到所要求角度的時間短，以保證飛行器具有良好的機動性，要滿足這些要求必須知道舵面的鉸鏈力矩的大小，以便設計合適的操縱面的助力器。風洞鉸鏈力矩試驗的目的即在于測量作用在飛行器舵面上的氣動力對其轉(zhuǎn)軸的力矩。
[0004]例如，中國發(fā)明專利CN 102901595 A中就公開了一種舵面鉸鏈力矩測量方法，用于針對飛行器模型的舵面進行風洞實驗時，利用天平測量所述舵面的鉸鏈力矩。該現(xiàn)有技術(shù)中提及的對于舵面空氣動力性能的測量，一般都是針對需要測量的某個部件進行的風洞實驗，其測量的是飛機模型處于正常狀體下，當舵面處于某種特定角度位置時，舵面的壓力分布以及受力情況，基本上測量獲得的數(shù)據(jù)是針對舵面的操控而言的，對于整個飛機模型的影響很小，一般沒有專門的考慮。
[0005]然而，對于全機風洞實驗而言，往往需要考慮很多特定情況下飛機模型的狀態(tài)、操縱、受力等情況。例如，如果飛機模型的舵面處于失效狀態(tài)，亦即舵面的操縱系統(tǒng)失靈，舵面處于自由狀態(tài)，整個飛機模型的受力情況如何也是需要精確模擬的。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，對于舵面狀態(tài)的測量一般類似CN 102879172 A【背景技術(shù)】部分所述的那樣，將舵面預設成各種固定的角度，記錄這個固定角度下的受力情況，依次獲得全部角度范圍下整個舵面的受力情況。
[0007]但是，上述這種測量方式與舵面操縱裝置失效狀態(tài)下的受力情況是不一致的。圖1顯示的是一種通常類型的舵面，例如后緣襟翼的運動軌跡示意圖，該舵面I安裝在機翼2的后緣，其在起飛、巡航、降落等狀態(tài)下會處于不同的位置，也就是說，舵面I的基本運行軌跡是既會發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)，同時還會存在一定的位移。因此，一方面舵面失效狀態(tài)下其偏轉(zhuǎn)角度應當是連續(xù)而不確定的，不可能將每一個角度預設下來進行測量，因此現(xiàn)有測量方法獲得的角度范圍值肯定是不連續(xù)的，因此模擬的情況也是離散的，存在遺漏是不可避免的。另一方面，由于舵面失效狀態(tài)下的偏轉(zhuǎn)并非繞著一個固定的轉(zhuǎn)軸簡單的偏轉(zhuǎn)角度，而是在偏轉(zhuǎn)角度的同時存在一定的位移，同時由于操縱裝置失效，整個舵面在風洞的氣流中處于完全的自由浮動狀態(tài)，用現(xiàn)有方法是無法進行模擬的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置，以減少或避免前面所提到的問題。
[0009]具體來說，本發(fā)明提供了一種全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置，其可以模擬全機風洞實驗條件下，舵面操縱裝置失效時，舵面在風洞中的運動軌跡，以此提供最接近真實飛機運行狀態(tài)下的實驗數(shù)據(jù)。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置，用以模擬全機風洞實驗條件下，舵面操縱裝置失效時的運動軌跡，所述全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置包括一個舵面，所述舵面通過第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸安裝在飛行器模型的機翼上，所述第一轉(zhuǎn)軸設置靠近所述飛行器模型的機身一側(cè)，所述第二轉(zhuǎn)軸設置遠離所述飛行器模型的機身一側(cè)；在所述機翼中對應設置有一個第一滑軌和一個第二滑軌，所述第一滑軌對應于所述第一轉(zhuǎn)軸，所述第二滑軌對應于所述第二轉(zhuǎn)軸，所述第一轉(zhuǎn)軸以及第二轉(zhuǎn)軸上均設置有軸承，這些軸承的內(nèi)圈與所述第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸固定連接，外圈卡在所述第一滑軌和第二滑軌中并可沿著所述滑軌自由滑動。
[0011]優(yōu)選地，所述第一滑軌和第二滑軌分別設置于所述舵面的兩側(cè)，將所述舵面夾持在當中。
[0012]優(yōu)選地，所述第一滑軌和第二滑軌的結(jié)構(gòu)完全相同。
[0013]優(yōu)選地，所述第一滑軌和第二滑軌的形狀與所述舵面的實際運行軌跡吻合。
[0014]優(yōu)選地，所述舵面的中部設置相應的軸承以及第三滑軌，以使該軸承沿所述第三滑軌自由滑動，所述第三滑軌與第一滑軌、第二滑軌的結(jié)構(gòu)完全相同，且其形狀與所述舵面的實際運行軌跡吻合。
[0015]優(yōu)選地，所述第一轉(zhuǎn)軸或者第二轉(zhuǎn)軸伸出所述第一滑軌和第二滑軌的端部設置有額外的操縱結(jié)構(gòu)，用以模擬所述舵面卡死的狀態(tài)。
[0016]優(yōu)選地，所述操縱結(jié)構(gòu)可將舵面固定于滑軌的某個位置，或者還可將所述舵面固定于某種偏轉(zhuǎn)角度。
[0017]本發(fā)明全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置，利用滑軌和軸承模擬舵面操縱裝置完全失效的狀態(tài)，還可以通過附加的操縱結(jié)構(gòu)將舵面固定于滑軌的某個位置，或者還可以將舵面固定于某種偏轉(zhuǎn)角度，用以模擬舵面卡死的狀態(tài)，以獲得更加全面的全機風動實驗數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0019]圖1顯示的是一種典型的飛機舵面的運動軌跡示意圖；
[0020]圖2顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。其中，相同的部件采用相同的標號。
[0022]正如【背景技術(shù)】部分所述，為了模擬飛機舵面操縱裝置失效的狀態(tài)，不可能將一架真正的飛機放置在風洞中吹風。而通常的全機風洞實驗中，飛機模型很小，也不可能將舵面的真實操作系統(tǒng)按比例縮小安裝在飛機模型中，那樣成本太高且結(jié)構(gòu)強度也不夠。現(xiàn)有技術(shù)往往采用各種角度的固定片將舵面固定在飛機模型的機翼上，而這種模擬狀態(tài)又與舵面操縱裝置失效時舵面的真實運動狀態(tài)完全不同，因此，本發(fā)明提供了一種模擬裝置，用以模擬全機風洞實驗條件下，舵面操縱裝置失效時，舵面在風洞中的運動軌跡，以此提供最接近真實飛機運行狀態(tài)下的實驗數(shù)據(jù)。
[0023]如圖2所示，其中顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置的示意圖，所述模擬裝置包括一個舵面1，所述舵面I可以是襟副翼、升降舵、方向舵、前翼等，為便于理解，在以下說明中，可以將該舵面I想象成襟翼。舵面I通過第一轉(zhuǎn)軸11和第二轉(zhuǎn)軸12安裝在飛行器模型的機翼2上，所述第一轉(zhuǎn)軸11設置靠近飛行器模型的機身3 —側(cè)，所述第二轉(zhuǎn)軸12設置遠離飛行器模型的機身3 —側(cè)。
[0024]實際上，第一轉(zhuǎn)軸11和第二轉(zhuǎn)軸12可以是同一個軸，本發(fā)明中將其稱為第一轉(zhuǎn)軸11和第二轉(zhuǎn)軸12實際上是為了便于區(qū)分這同一個軸的兩端罷了。
[0025]為了將舵面I支撐在機翼2上，并模擬舵面I的運行軌跡，在機翼2中對應設置有一個第一滑軌21和一個第二滑軌22。其中，第一滑軌21對應于第一轉(zhuǎn)軸11，第二滑軌22對應于第二轉(zhuǎn)軸12。第一轉(zhuǎn)軸11以及第二轉(zhuǎn)軸12上均設置有軸承13，這些軸承的內(nèi)圈與第一轉(zhuǎn)軸11和第二轉(zhuǎn)軸12固定連接，外圈卡在第一滑軌21和第二滑軌22中并可沿著所述滑軌21、22自由滑動。
[0026]為了保證第一轉(zhuǎn)軸11和第二轉(zhuǎn)軸12不變形，試驗時舵面I不劇烈抖動，支撐轉(zhuǎn)軸的軸承可以采用摩檫力矩十分小的高精度滾珠微型軸承，這些軸承可以采用非密封的形式，使用煤油或汽油潤滑，這樣可以減小摩檫力。
[0027]第一滑軌21和第二滑軌22分別設置于舵面I的兩側(cè)，將舵面I夾持在當中。第一滑軌21和第二滑軌22的結(jié)構(gòu)完全相同。第一滑軌21和第二滑軌22的形狀與舵面I的實際運行軌跡吻合。也就是說，當?shù)谝晦D(zhuǎn)軸11和第二轉(zhuǎn)軸12的軸承13沿著第一滑軌21和第二滑軌22運動時，帶動舵面I運行的軌跡就是其實際的運行軌跡。
[0028]另外，由于舵面I是依靠軸承13與第一滑軌21和第二滑軌22連接的，因此，當舵面I處于失效狀態(tài)時，也就是舵面I的操縱裝置失效的狀態(tài)下，舵面I會在風洞中處于自由擺動的狀態(tài)，除了很小一點軸承摩擦力之外，第一滑軌21和第二滑軌22基本上不會對第一轉(zhuǎn)軸11和第二轉(zhuǎn)軸12施加任何作用力，因而可以完整模擬舵面操縱裝置失效的狀態(tài)。
[0029]當然，本領域技術(shù)人員應當理解，對于舵面較長的情況，為了防止受到氣動載荷變形，舵面可以采用多個軸承進行支撐，例如可以在舵面I的中部設置相應的軸承以及第三滑軌(圖中未示出)，以使該軸承沿所述第三滑軌自由滑動，第三滑軌與第一滑軌21、第二滑軌22的結(jié)構(gòu)完全相同，且其形狀與舵面I的實際運行軌跡吻合。
[0030]進一步的，還可以在第一轉(zhuǎn)軸11或者第二轉(zhuǎn)軸12伸出第一滑軌21和第二滑軌22的端部設置額外的操縱結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，用以模擬舵面I卡死的狀態(tài)。例如，當舵面操縱裝置失效時，很多時候舵面I并非是毫無約束隨風擺動的，大多時候都是由于某些機械故障而卡死了。因此，本發(fā)明利用上述滑軌21、22可以模擬舵面操縱裝置完全失效的狀態(tài)，還可以通過附加的操縱結(jié)構(gòu)將舵面I固定于滑軌21、22的某個位置，或者還可以將舵面I固定于某種偏轉(zhuǎn)角度，用以模擬舵面卡死的狀態(tài)，以獲得更加全面的全機風動實驗數(shù)據(jù)。所述操縱結(jié)構(gòu)可以是簡單的連桿結(jié)構(gòu)，或者可以任何一種設置于機翼2中的卡鎖結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)⒍婷鍵進行固定定位即可。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置，用以模擬全機風洞實驗條件下，舵面操縱裝置失效時的運動軌跡，其特征在于，所述全機風洞實驗舵面操縱裝置失效模擬裝置包括一個舵面，所述舵面通過第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸安裝在飛行器模型的機翼上，所述第一轉(zhuǎn)軸設置靠近所述飛行器模型的機身一側(cè)，所述第二轉(zhuǎn)軸設置遠離所述飛行器模型的機身一側(cè)；在所述機翼中對應設置有一個第一滑軌和一個第二滑軌，所述第一滑軌對應于所述第一轉(zhuǎn)軸，所述第二滑軌對應于所述第二轉(zhuǎn)軸，所述第一轉(zhuǎn)軸以及第二轉(zhuǎn)軸上均設置有軸承，這些軸承的內(nèi)圈與所述第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸固定連接，外圈卡在所述第一滑軌和第二滑軌中并可沿著所述滑軌自由滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述第一滑軌和第二滑軌分別設置于所述舵面的兩側(cè)，將所述舵面夾持在當中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述第一滑軌和第二滑軌的結(jié)構(gòu)完全相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述第一滑軌和第二滑軌的形狀與所述舵面的實際運行軌跡吻合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述舵面的中部設置相應的軸承以及第三滑軌，以使該軸承沿所述第三滑軌自由滑動，所述第三滑軌與第一滑軌、第二滑軌的結(jié)構(gòu)完全相同，且其形狀與所述舵面的實際運行軌跡吻合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的模擬裝置，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)軸或者第二轉(zhuǎn)軸伸出所述第一滑軌和第二滑軌的端部設置有額外的操縱結(jié)構(gòu)，用以模擬所述舵面卡死的狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬裝置，其特征在于，所述操縱結(jié)構(gòu)可將舵面固定于滑軌的某個位置，或者還可將所述舵面固定于某種偏轉(zhuǎn)角度。
【文檔編號】G01M9/08GK103674474SQ201310719714
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】王孜孜, 黎軍, 韓江旭, 宗寧, 崔青, 郭燦生, 孫迎丹, 曾宏剛, 王霄, 左林玄, 王木國, 金棟林, 付偉, 唐莉 申請人:中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設計研究所, 中國航空工業(yè)集團公司沈陽空氣動力研究所