本發(fā)明涉及一種基于虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ偷牡妥枘崛杂啥戎窝b置。

背景技術(shù)：

風(fēng)洞虛擬飛行試驗技術(shù)是上世紀末美國提出的一種先進的風(fēng)洞試驗和評估技術(shù)，該技術(shù)提供一種在風(fēng)洞中對飛行控制系統(tǒng)設(shè)計進行評估和驗證的方法，使得控制系統(tǒng)設(shè)計和氣動特性研究并行開展，在研究初期發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)存在的問題，從而大大降低飛行試驗的風(fēng)險，縮短研發(fā)周期。該技術(shù)能安全有效地評估非定常氣動力對飛行器飛行品質(zhì)和飛行控制系統(tǒng)的影響，被稱為是風(fēng)洞試驗與飛行試驗之間的橋梁。

虛擬飛行試驗要求模型在角度自由狀態(tài)下通過操縱面的動作，產(chǎn)生氣動力，控制模型姿態(tài)按照要求進行運動，試驗的目的是建立一種氣動/運動/控制一體化的研究手段，試驗系統(tǒng)可進行模型氣動力參數(shù)的辨識、飛行控制律的驗證以及各種機動運動形式的驗證等。

風(fēng)洞虛擬飛行試驗離不開支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)是保證試驗結(jié)果可信度的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。試驗需要將飛行器模型安裝在具有旋轉(zhuǎn)自由度的專用支撐裝置上以實現(xiàn)自由俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)，較為逼真的模擬飛行器機動運動過程從而實現(xiàn)虛擬“飛行”。

傳統(tǒng)的風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ椭窝b置通常采用串聯(lián)機構(gòu)，其機構(gòu)自由度的數(shù)量取決于相應(yīng)移動軸和旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)量，其重量大，運動范圍調(diào)節(jié)困難，阻尼大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于以上不足之處，本發(fā)明提供一種基于虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ偷牡妥枘崛杂啥戎窝b置，使虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ蛯崿F(xiàn)俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航三個方向的自由耦合轉(zhuǎn)動，從而保證虛擬飛行風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)精度。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ偷牡妥枘崛杂啥戎窝b置，包括由自由滾轉(zhuǎn)運動副、自由俯仰運動副和自由偏航運動副，自由滾轉(zhuǎn)運動副通過一對滾轉(zhuǎn)深溝球軸承與自由俯仰運動副的上部兩端軸向方向聯(lián)接，這對滾轉(zhuǎn)深溝球軸承對稱布置在自由俯仰運動副兩端內(nèi)，在自由滾轉(zhuǎn)運動副兩端均配有與軸一體的滾轉(zhuǎn)軸承端蓋以及滾轉(zhuǎn)軸承調(diào)整墊片，采用螺釘固定，保證模型在自由滾轉(zhuǎn)運動時滾轉(zhuǎn)深溝球軸承的正常旋轉(zhuǎn)；自由俯仰運動副徑向方向通過一對俯仰深溝球軸承與自由偏航運動副聯(lián)接，這對俯仰深溝球軸承對稱布置在自由偏航運動副上端凹槽內(nèi)，自由俯仰運動副兩端均配有與軸一體的俯仰軸承端蓋以及俯仰軸承調(diào)整墊片，采用螺釘固定，保證模型在自由俯仰運動時俯仰深溝球軸承的正常旋轉(zhuǎn)；自由偏航運動副下端的軸向裝有一對偏航深溝球軸承，兩偏航深溝球軸承之間配有軸套，外部套有偏航運動軸承安裝座，在自由偏航運動副的底端與具有凹槽的鎖緊螺帽接觸，鎖緊螺帽上端環(huán)向配有調(diào)整墊圈，底部采用螺釘鎖緊固定，外部套有偏航運動軸承端蓋，偏航運動軸承端蓋的上部環(huán)向采用螺釘與偏航運動軸承安裝座聯(lián)接，下端作為直口與偏航支桿聯(lián)接。

本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：

1、所述的自由滾轉(zhuǎn)運動副的四個內(nèi)拐角處對稱布置了四個調(diào)節(jié)滾轉(zhuǎn)角度的滾轉(zhuǎn)限位螺釘，可根據(jù)實際試驗要求調(diào)節(jié)或限制滾轉(zhuǎn)運動的最大角度。

2、所述的自由俯仰運動副的軸套下端徑向?qū)ΨQ布置了兩個調(diào)節(jié)俯仰角度的俯仰限位螺釘，可根據(jù)實際試驗要求調(diào)節(jié)或限制俯仰運動的最大角度。

3、與自由偏航運動副聯(lián)接的鎖緊螺帽，和外部偏航運動軸承端蓋之間留有間隙，同時鎖緊螺帽徑向具有兩對稱的凸臺。

4、所述的調(diào)節(jié)偏航運動軸承端蓋環(huán)向布置有三個偏航限位螺釘，通過調(diào)節(jié)該三個偏航限位螺釘，即達到所需要調(diào)節(jié)或限制偏航運動的最大角度。

本發(fā)明對于虛擬飛行風(fēng)洞試驗具有很重要的現(xiàn)實意義，是虛擬飛行風(fēng)洞試驗的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，其應(yīng)用前景十分廣闊。由于采用上述設(shè)計方案，可使試驗?zāi)Ｐ蛯崿F(xiàn)俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航三個方向的自由耦合轉(zhuǎn)動，同時三自由度可兩兩鎖緊既可以實現(xiàn)模型單自由度的運動功能，又可進行小角度限位以方便模型安裝調(diào)試。各方向的自由轉(zhuǎn)動通過高精度組合滾轉(zhuǎn)軸承實現(xiàn)，保證其具有較低的運動阻尼。同時該裝置對風(fēng)洞內(nèi)的流場平滑度影響較小，滿足支撐強度要求，具有運動范圍可調(diào)、重量輕、操作維護方便等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的上部結(jié)構(gòu)主視剖面圖；

圖2為本發(fā)明裝置的下部結(jié)構(gòu)側(cè)視剖面圖；

其中，1、自由滾轉(zhuǎn)運動副，2、自由俯仰運動副，3、自由偏航運動副，4、螺釘，5、滾轉(zhuǎn)軸承端蓋，6、滾轉(zhuǎn)軸承調(diào)整墊片，7、滾轉(zhuǎn)深溝球軸承，8、俯仰限位螺釘，9、俯仰軸承端蓋，10、俯仰軸承調(diào)整墊片，11、俯仰深溝球軸承，12、偏航深溝球軸承，13、偏航運動軸承安裝座，14、軸套，15、調(diào)整墊圈，16、鎖緊螺帽，17、偏航運動軸承端蓋，18是偏航支桿。

具體實施方式

結(jié)合說明書附圖列舉出下述具體實施實例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。

實施例1

如圖1-2所示，一種基于虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ偷牡妥枘崛杂啥戎窝b置，包括由自由滾轉(zhuǎn)運動副1、自由俯仰運動副2和自由偏航運動副3，自由滾轉(zhuǎn)運動副3上預(yù)留與虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ椭黧w聯(lián)接的安裝螺孔，自由滾轉(zhuǎn)運動副1通過一對滾轉(zhuǎn)深溝球軸承7與自由俯仰運動副2的上部兩端軸向方向聯(lián)接，這對滾轉(zhuǎn)深溝球軸承7對稱布置在自由俯仰運動副2兩端內(nèi)，在自由滾轉(zhuǎn)運動副1兩端均配有與軸一體的滾轉(zhuǎn)軸承端蓋5以及滾轉(zhuǎn)軸承調(diào)整墊片6，采用螺釘固定，保證模型在自由滾轉(zhuǎn)運動時滾轉(zhuǎn)深溝球軸承7的正常旋轉(zhuǎn)；自由俯仰運動副2徑向方向通過一對俯仰深溝球軸承11與自由偏航運動副3聯(lián)接，這對俯仰深溝球軸承11對稱布置在自由偏航運動副3上端凹槽內(nèi)，自由俯仰運動副2兩端均配有與軸一體的俯仰軸承端蓋9以及俯仰軸承調(diào)整墊片10，采用螺釘固定，保證模型在自由俯仰運動時俯仰深溝球軸承11的正常旋轉(zhuǎn)；自由偏航運動副3下端的軸向裝有一對偏航深溝球軸承12，兩偏航深溝球軸承12之間配有軸套14，外部套有偏航運動軸承安裝座13，在自由偏航運動副3的底端與具有凹槽的鎖緊螺帽16接觸，鎖緊螺帽上端環(huán)向配有調(diào)整墊圈15，底部采用螺釘鎖緊固定，外部套有偏航運動軸承端蓋17，偏航運動軸承端蓋17的上部環(huán)向采用螺釘與偏航運動軸承安裝座13聯(lián)接，下端作為直口與偏航支桿18聯(lián)接。所述的自由滾轉(zhuǎn)運動副1的四個內(nèi)拐角處對稱布置了四個調(diào)節(jié)滾轉(zhuǎn)角度的滾轉(zhuǎn)限位螺釘。所述的自由俯仰運動副2的軸套下端徑向?qū)ΨQ布置了兩個調(diào)節(jié)俯仰角度的俯仰限位螺釘8。與自由偏航運動副3聯(lián)接的鎖緊螺帽16，和外部偏航運動軸承端蓋17之間留有間隙，同時鎖緊螺帽16徑向具有兩對稱的凸臺。

自由滾轉(zhuǎn)運動副與虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ椭黧w聯(lián)接，通過一對高精度深溝球軸承與自由俯仰運動副軸向方向聯(lián)接，當模型在風(fēng)洞中自由滾轉(zhuǎn)運動時可同時承受徑向載荷和軸向載荷，且這兩對深溝球軸承對稱布置，保證了模型在自由滾轉(zhuǎn)運動時深溝球軸承的正常旋轉(zhuǎn)。同理，自由俯仰運動副徑向方向通過一對高精度深溝球軸承與自由偏航運動副徑向方向聯(lián)接，且這兩對深溝球軸承對稱布置，保證了模型在自由俯仰運動時深溝球軸承的正常旋轉(zhuǎn)。自由偏航運動副在軸向方向通過一組高精度深溝球軸承與偏航支桿聯(lián)接，實現(xiàn)自由偏航運動。模型在風(fēng)洞中自由滾轉(zhuǎn)運動時可同時承受徑向載荷和軸向載荷。通過控制虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ筒倏v面偏轉(zhuǎn)來控制模型的運動，最終實現(xiàn)風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ惋w行狀態(tài)的模擬。

自由滾轉(zhuǎn)運動副的四個內(nèi)拐角處對稱布置了四個調(diào)節(jié)滾轉(zhuǎn)角度的滾轉(zhuǎn)限位螺釘，可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)螺釘位置從而限制滾轉(zhuǎn)角度。同理自由俯仰運動副的軸套下端徑向?qū)ΨQ布置了兩個調(diào)節(jié)俯仰角度的俯仰限位螺釘，可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)螺釘位置從而調(diào)節(jié)限制俯仰的角度。與自由偏航運動副聯(lián)接的鎖緊螺帽，和外部偏航運動軸承端蓋之間留有間隙，同時其徑向具有兩對稱的凸臺。通過調(diào)節(jié)偏航運動軸承端蓋17環(huán)向布置的三個偏航限位螺釘，即可達到所需要調(diào)節(jié)或限制偏航運動的最大角度。

本實施例的三自由度支撐裝置已成功應(yīng)用于某飛機虛擬飛行風(fēng)洞試驗中。本裝置具有低阻尼、對風(fēng)洞流場干擾小、運動范圍可調(diào)等優(yōu)點，應(yīng)用到虛擬飛行風(fēng)洞試驗中運動靈活，安裝、拆卸方便。