風(fēng)洞試驗(yàn)段迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心的檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)段迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心的檢測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空航天領(lǐng)域中，許多飛行數(shù)據(jù)都需要先通過(guò)風(fēng)洞設(shè)備進(jìn)行高空及外太空的模擬試驗(yàn)獲得。風(fēng)洞中的一個(gè)關(guān)鍵部段為試驗(yàn)段，試驗(yàn)段的內(nèi)部的核心裝置為迎角機(jī)構(gòu)，通過(guò)迎角機(jī)構(gòu)來(lái)檢測(cè)風(fēng)洞的使用效能能否可靠地為飛行器的研制準(zhǔn)確定型，其作用不可替代。迎角機(jī)構(gòu)處在試驗(yàn)段的中部，如圖1所示，迎角機(jī)構(gòu)中包括了由上部支架11、中部支架12和下部支架13構(gòu)成的彎刀支板1，彎刀支板I夾持于上、下軌道架中。飛行器按比例縮小制作成試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃?，先安裝在高精度的標(biāo)準(zhǔn)支桿上，再連同標(biāo)準(zhǔn)支桿套插進(jìn)彎刀支板I的中部支架12中心孔內(nèi)固定，在上軌道架中的油缸推動(dòng)下，迎角機(jī)構(gòu)沿上、下軌道架上的精密圓弧導(dǎo)軌在試驗(yàn)段內(nèi)逆著風(fēng)洞中釋放出的暫沖或連續(xù)氣流，沿圖1中的箭頭方向作精準(zhǔn)的正、負(fù)攻角運(yùn)作。
[0003]上述彎刀支板的正負(fù)攻角運(yùn)作指的是以平行于風(fēng)洞軸線的垂直立面作為衡量基準(zhǔn)，圍繞著處在風(fēng)洞軸線上的圓心，在風(fēng)洞軸線所在的鉛垂面內(nèi)所作的圓弧運(yùn)動(dòng)(如圖1箭頭所示)。在試驗(yàn)段安裝過(guò)程中，其上、下導(dǎo)軌架裝配精度愈高，迎角機(jī)構(gòu)在其兩側(cè)的圓弧導(dǎo)軌夾持下作圓弧運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心就越接近于理論的位置中心，那么，安裝于彎刀支板I的中部支架12上的飛行器模型在風(fēng)洞模擬流場(chǎng)中通過(guò)精密傳感器采集到的氣動(dòng)數(shù)據(jù)就愈接近于真實(shí)狀態(tài)，這將大大縮短飛行器從型號(hào)試驗(yàn)到產(chǎn)品誕生的周期。
[0004]綜上可看出，在試驗(yàn)段于風(fēng)洞軸線上安裝完成后，均要實(shí)測(cè)出迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心的真實(shí)位置，以檢驗(yàn)其與理論中心的重合度。如若重合度超差，則說(shuō)明試驗(yàn)段相關(guān)位置上的安裝精度達(dá)不到要求，就需對(duì)試驗(yàn)段安裝工序進(jìn)行分析并針對(duì)原因?qū)嵤┫嚓P(guān)安裝位置向減小重合度偏差方向上的重新安裝及調(diào)整，直至迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心與理論中心的偏差控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。
[0005]現(xiàn)有的檢測(cè)方法中，可以采用DJl光學(xué)經(jīng)瑋儀結(jié)合DSl級(jí)精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。該方法所測(cè)數(shù)據(jù)受彎刀支板位置狀態(tài)影響較大，擬合出的旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)只能是參考性的。因而，據(jù)該測(cè)量方法得出的結(jié)果，只能用作憑經(jīng)驗(yàn)判斷趨勢(shì)來(lái)調(diào)校試驗(yàn)段安裝狀態(tài)，不是完全精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。
[0006]還有一種方法是將芯棒定位于彎刀支板中心孔內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。該方法操作起來(lái)比上一種方便，但是由于芯棒往往較長(zhǎng)，其本身蘊(yùn)含著的加工殘余應(yīng)力引起的變形較大，該種方式實(shí)施起來(lái)所造成的測(cè)量偏角誤差可能超過(guò)第一種方法，所得出的數(shù)據(jù)也只能供參考。
[0007]另外還有一種方法是近期出現(xiàn)的用激光跟蹤儀進(jìn)行施測(cè)。這種測(cè)量方式精確，得出的結(jié)果與真實(shí)狀態(tài)相吻合度較高。但該方法只能用作最終產(chǎn)品的檢驗(yàn)，不適于在試驗(yàn)段調(diào)整安裝中作為時(shí)刻借鑒的依據(jù)來(lái)校核產(chǎn)生的過(guò)程偏差。這是因?yàn)樵摲N方式采集數(shù)據(jù)點(diǎn)眾多，還要經(jīng)過(guò)電腦對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析才能出結(jié)果，整個(gè)環(huán)節(jié)周期長(zhǎng)，滿足不了試驗(yàn)段安裝過(guò)程中對(duì)測(cè)量的瞬時(shí)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種風(fēng)洞試驗(yàn)段迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心的檢測(cè)裝置及方法，使測(cè)量過(guò)程更加直觀、簡(jiǎn)捷，并且建立出誤差小，穩(wěn)定性高的基準(zhǔn)，使工程技術(shù)人員在實(shí)施中便于正確把握調(diào)校程度，以及可以明確消除偏差所應(yīng)采取的措施。
[0009]本發(fā)明風(fēng)洞試驗(yàn)段迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心的檢測(cè)裝置，包括具有水平延伸結(jié)構(gòu)的支撐定位結(jié)構(gòu)，支撐定位結(jié)構(gòu)上設(shè)有可使水平延伸結(jié)構(gòu)作豎直移動(dòng)的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，水平延伸結(jié)構(gòu)的延伸端設(shè)有檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)，以及與所述檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)設(shè)置于風(fēng)洞試驗(yàn)段迎角機(jī)構(gòu)的彎刀支板處可隨彎刀支板作正負(fù)攻角弧形運(yùn)動(dòng)的測(cè)量裝置。
[0010]在對(duì)迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心檢測(cè)時(shí)，通過(guò)水平延伸結(jié)構(gòu)延伸端的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)將迎角機(jī)構(gòu)的理論旋轉(zhuǎn)中心實(shí)體化，直觀地將理論旋轉(zhuǎn)中心顯示在了風(fēng)洞試驗(yàn)段的空間中，其建立的方法非常簡(jiǎn)捷適用，精度高，穩(wěn)定性好，然后測(cè)量檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)和設(shè)于迎角機(jī)構(gòu)彎刀支板上的測(cè)量裝置之間的距離，并與設(shè)計(jì)距離比對(duì)，根據(jù)測(cè)量距離是否在允許誤差范圍內(nèi)來(lái)判斷迎角機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)是否有偏差。本發(fā)明的檢測(cè)裝置極大簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，而且不會(huì)受到調(diào)整次數(shù)影響，能夠重復(fù)利用，直至完成試驗(yàn)段的精調(diào)，相比現(xiàn)有的各種方法每調(diào)整一次都需要重新架設(shè)儀器、重新找正的繁瑣過(guò)程，大幅減少了操作人員，縮短了實(shí)施周期，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了成本，而且該檢測(cè)裝置可以應(yīng)用于風(fēng)洞中各種跨、超聲速風(fēng)洞迎角機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心的確定，通用性強(qiáng)。
[0011]具體而言，上述檢測(cè)裝置中的支撐定位結(jié)構(gòu)可包括連接有水平延伸結(jié)構(gòu)的固定基架，水平延伸結(jié)構(gòu)包括可沿固定基架上的豎直導(dǎo)向結(jié)構(gòu)移動(dòng)的滑塊座，以及與滑塊座固定并在延伸端設(shè)有所述檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)的測(cè)量桿。例如，固定基架可以是一種由工字鋼立柱及下部的直角板組成的直角尺狀結(jié)構(gòu)，工字鋼立柱的腹板面在風(fēng)洞中為垂直迎風(fēng)面，腹板上沿其縱向中心線精加工有所述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。滑塊座可沿固定基架上的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)上下移動(dòng)調(diào)整高度。通過(guò)固定基架在橫、縱向位置和滑塊座在豎向位置的空間三維定位，就可以使與滑塊座固定的測(cè)量桿上的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)定位于風(fēng)洞試驗(yàn)段空間中迎角機(jī)構(gòu)的理論旋轉(zhuǎn)中心處。
[0012]優(yōu)選的，所述的測(cè)量桿與滑塊座以相配合的錐體和錐孔結(jié)構(gòu)定位連接。利用錐體和錐孔結(jié)構(gòu)之間的自定位和自鎖功能，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。
[0013]進(jìn)一步的，在水平延伸結(jié)構(gòu)上設(shè)有用于保持其穩(wěn)定并可調(diào)節(jié)高度的支撐桿。支撐桿可以為一個(gè)端頭帶有螺紋的圓鋼型調(diào)節(jié)桿，有利于對(duì)水平延伸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和一定的輔助高度調(diào)節(jié)作用。
[0014]優(yōu)選的，所述測(cè)量桿的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)為球體結(jié)構(gòu)；所述的測(cè)量裝置具有一端用于與彎刀支板連接的基體，另一端設(shè)有與測(cè)量桿的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的球形測(cè)量端。球體具有端面上任意點(diǎn)的半徑相同的特點(diǎn)，因此可以很方便的確定和檢測(cè)球體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)和與檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的球形測(cè)量端之間的距離。
[0015]進(jìn)一步的，所述測(cè)量裝置與彎刀支板間以相配合的錐體和錐孔結(jié)構(gòu)定位連接，同樣可以方便、快捷的對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行定位和固定。
[0016]本發(fā)明采用上述檢測(cè)裝置對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)段迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行檢測(cè)的方法，步驟包括:
[0017]a.將上述檢測(cè)裝置中的支撐定位結(jié)構(gòu)上水平延伸的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)通過(guò)在空間的三維方向調(diào)整置于迎角機(jī)構(gòu)在風(fēng)洞軸線上的理論旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)；
[0018]b.將所述與支撐定位結(jié)構(gòu)中的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量裝置定位設(shè)置于迎角機(jī)構(gòu)的彎刀支板的中心處；
[0019]c.使測(cè)量裝置隨彎刀支板作正負(fù)攻角弧形運(yùn)動(dòng)，測(cè)量其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)的測(cè)量點(diǎn)之間的距離，并將該距離與設(shè)計(jì)距離比對(duì)，通過(guò)調(diào)整支撐定位結(jié)構(gòu)上水平延伸的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)的位置，使其與測(cè)量裝置的測(cè)量點(diǎn)之間距離的偏差在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。
[0020]進(jìn)一步的，當(dāng)所述水平延伸的檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)和測(cè)量裝置均為球體結(jié)構(gòu)時(shí)，使水平延伸端的球體檢測(cè)定位結(jié)構(gòu)的球體水平延伸端點(diǎn)位于風(fēng)洞的理論旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)，測(cè)量所述的水平延伸端點(diǎn)與測(cè)量裝置測(cè)量點(diǎn)之間的距離為測(cè)量其兩相對(duì)球面間的距離。
[0021]本發(fā)明風(fēng)洞試驗(yàn)段迎角機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心的檢測(cè)裝置及方法，可將迎角機(jī)構(gòu)的理論旋轉(zhuǎn)中心實(shí)體化，使測(cè)量過(guò)程更加直觀、簡(jiǎn)捷，并且建立出了誤差小，穩(wěn)定性高的基準(zhǔn)，極大地簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，非常明顯的縮短了實(shí)施周期，減少了操作人員，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度節(jié)約了各方面的成本。并且該檢測(cè)裝置可以應(yīng)用于風(fēng)洞中多種跨、超聲速風(fēng)洞迎角機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心的確定，通用性強(qiáng)。
[0022]以下結(jié)合實(shí)施