折疊舵自動展開裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種折疊舵自動展開裝置，其包括折疊舵，折疊舵包括第一支臂和第二支臂，第一支臂和第二支臂上設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)，其中，折疊舵自動展開裝置還包括：安裝底座，用于設(shè)置在折疊舵的下方；伺服電機，固定于安裝底座上；絲杠，一端連接于伺服電機的輸出軸上；螺母，與絲杠組成絲杠螺母副；滑動塊，與螺母固定連接；滑動塊的側(cè)面設(shè)有凸臺，第一支臂或第二支臂上沿著長度方向設(shè)有長槽，凸臺插入長槽中，以將滑動塊沿絲杠的軸向運動轉(zhuǎn)換為折疊舵的旋轉(zhuǎn)運動；位移傳感器，設(shè)于折疊舵的一側(cè)，用于檢測折疊舵的位置變化。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、展開角度控制精度高，能夠滿足折疊舵展開風洞試驗的需求。
【專利說明】折疊舵自動展開裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種飛行器模型風洞試驗控制裝置，特別涉及一種折疊舵自動展開裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]柵格舵由大量薄的柵格壁鑲嵌在邊框內(nèi)形成，具有結(jié)構(gòu)輕、弦長小、升力特性好、控制效率高等優(yōu)點，為了使飛行器結(jié)構(gòu)更加緊湊，易于存儲和運輸，柵格舵通常采用緊貼彈身折疊形式，當飛行器發(fā)射后，折疊舵面在展開力的作用下自動展開，作為正常舵面使用。
[0003]柵格舵展開風洞試驗主要測試不同風速、攻角、側(cè)滑角和滾轉(zhuǎn)角等工況下的舵的展開性能，分析不同展開角度下舵面上氣動力的變化及展開到位時對飛行器母體的沖擊情況，從而為后續(xù)的氣動外形、結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計等提供參考。
[0004]折疊舵的展開是一個從0°到90°的連續(xù)過程。常規(guī)風洞試驗方法通常采用展開角度階梯變化、數(shù)據(jù)逐點測量的方法。然而這種方法存在兩大缺點:一是每個展開角度都需要一定時間等模型姿態(tài)和流場穩(wěn)定后再采集數(shù)據(jù)。這對于角度范圍大，測量角度點個數(shù)多的試驗,每次吹風都需要較長時間,試驗成本高。尤其對于大口徑的高速風洞，由于單位時間耗氣量非常巨大，角度階梯變化法的試驗成本巨大；另外，角度階梯變化法所獲得的試驗數(shù)據(jù)信息量少，對于氣動特性隨角度變化較大的試驗，其測量結(jié)果往往不能真實反映模型的氣動特性，造成最終試驗結(jié)果失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種折疊舵自動展開裝置，以避免目前在折疊舵展開風洞試驗過程中的折疊舵角度變換過程耗時、耗力及結(jié)果可能失真的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種折疊舵自動展開裝置，其技術(shù)方案如下:
[0007]—種折疊舵自動展開裝置，包括折疊舵，所述折疊舵包括第一支臂和第二支臂，所述第一支臂和第二支臂上設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述折疊舵自動展開裝置還包括:安裝底座，用于設(shè)置在所述折疊舵的下方；伺服電機，固定于所述安裝底座上；絲杠，一端連接于所述伺服電機的輸出軸上；螺母，設(shè)于所述絲杠上，與所述絲杠組成絲杠螺母副；滑動塊，與所述螺母固定連接，以由所述螺母驅(qū)動進行直線移動；所述滑動塊的側(cè)面設(shè)有凸臺，所述第一支臂或第二支臂上沿著長度方向設(shè)有長槽，所述凸臺插入所述長槽中，以將所述滑動塊沿所述絲杠的軸向運動轉(zhuǎn)換為所述折疊舵的旋轉(zhuǎn)運動；位移傳感器，設(shè)于所述折疊舵的一側(cè)，用于檢測所述折疊舵的位置變化。
[0008]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，還包括:固定支座，設(shè)于所述絲杠的一端，用于支撐所述絲杠的轉(zhuǎn)動；輔助支座，設(shè)于所述絲杠的另一端，用于支撐所述絲杠的轉(zhuǎn)動，且所述固定支座靠近所述伺服電機，所述輔助支座遠離所述伺服電機。
[0009]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述伺服電機、固定支座、輔助支座沿著所述安裝底座的長度方向依次固定于所述安裝底座的一側(cè)。
[0010]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述滑動塊中設(shè)有一貫穿孔，所述絲杠穿過所述貫穿孔。
[0011 ] 優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述安裝底座靠近所述滑動塊的側(cè)面上設(shè)有通槽，所述滑動塊的弧形面部分結(jié)構(gòu)嵌入所述通槽中與所述通槽形成滑動配合。
[0012]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述位移傳感器為拉線式位移傳感器，所述位移傳感器的拉繩終端固定于所述折疊舵的所述第一支臂或第二支臂上，以實時測量所述折疊舵的轉(zhuǎn)動角度。
[0013]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述位移傳感器的拉繩終端固定于所述折疊舵的所述第一支臂或第二支臂的二等分面上。
[0014]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述位移傳感器的拉繩終端首先通過一滑輪組進行平滑換向，再固定于所述折疊舵的所述第一支臂或第二支臂的二等分面上，以保證所述折疊舵在轉(zhuǎn)動過程中所述位移傳感器的拉繩始終固定在所述折疊舵的第一支臂或第二支臂的二等分面上。
[0015]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述滑輪組包括:第一滑輪，固定于所述安裝底座上，靠近所述位移傳感器，且所述第一滑輪的軸線與所述折疊舵的旋轉(zhuǎn)面平行；第二滑輪，固定于所述安裝底座上，靠近所述折疊舵，且所述第二滑輪的軸線與所述折疊舵的旋轉(zhuǎn)面垂直。
[0016]優(yōu)選地，在折疊舵自動展開裝置中，所述位移傳感器與所述伺服電機的控制系統(tǒng)連接，以將所述位移傳感器的測量結(jié)果實時反饋給所述伺服電機的控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。
[0017]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、展開角度控制精度高，能夠滿足折疊舵展開風洞試驗的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例的折疊舵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實用新型實施例的折疊舵在飛行器上展開之后的外觀示意圖；
[0021]圖4為本實用新型實施例的滑動塊結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細說明。
[0023]如圖1所示，本實施例包括伺服電機1、滑動塊4、螺母5、絲杠6、位移傳感器8、安裝底座11、折疊舵12。
[0024]如圖2和圖3所示，折疊舵12包括第一支臂121、第二支臂122，二者自飛行器100(或者是飛行器模型)的表面伸入其內(nèi)部以與展開驅(qū)動機構(gòu)連接。位于第一支臂121、第二支臂122上的圓孔120用于和安裝底座11上的轉(zhuǎn)軸等結(jié)構(gòu)鉸接，以支撐折疊舵12的旋轉(zhuǎn)。
[0025]如圖1所示，安裝底座11設(shè)置在折疊舵12的下方。伺服電機I和用于支撐絲杠6旋轉(zhuǎn)的固定支座3和輔助支座7沿著安裝底座11的長度方向依次固定在安裝支座11上，具體而言，伺服電機I固定于安裝底座11的端面，固定支座3和輔助支座7分別位于安裝底座11的兩端部，并且固定支座3靠近伺服電機1，輔助支座7則距離伺服電機I較遠。絲杠6的兩端分別安裝在固定支座3和輔助支座7上，且絲杠6的一端通過聯(lián)軸器2連接伺服電機I的輸出軸，使得伺服電機I的轉(zhuǎn)動傳遞給絲杠6。絲杠6驅(qū)動其上的螺母5沿其軸線方向移動，滑動塊4與螺母5固聯(lián)。如圖4所示，滑動塊4外側(cè)面設(shè)有圓柱狀的凸臺41，如圖2所示，第一支臂121、第二支臂122上沿著長度方向分別設(shè)有長槽1210、長槽1220。凸臺41插入第二支臂122的長槽1220內(nèi)，從而可以將滑動塊4的軸向移動轉(zhuǎn)換為折疊舵12的轉(zhuǎn)動，在滑動塊4沿絲杠6軸向移動的同時，驅(qū)動折疊舵12折疊或展開?；瑒訅K4外側(cè)面的凸臺與折疊舵12的長槽1220形成滑動配合，可以最大限度減小折疊舵12換向時的間隙。
[0026]位移傳感器8設(shè)于折疊舵12的一側(cè)，用于檢測折疊舵12的位置變化。優(yōu)選地，位移傳感器8為拉線式位移傳感器，并與伺服電機I相鄰而固定于安裝底座11的端部。在其他實施例中，也可以利用紅外傳感器等檢測折疊舵的位置變化。
[0027]如圖4所示，滑動塊4中設(shè)有一貫穿孔43，絲杠6穿過貫穿孔43。貫穿孔43的周圍設(shè)有多個螺紋孔(未標記)，螺母5通過螺釘固定于滑動塊4上。優(yōu)選地，滑動塊4靠近安裝底座11的側(cè)面為弧形面42，安裝底座11上靠近滑動塊4的弧形面42的位置則設(shè)有通槽(未標記)，該通槽基本位于固定支座3和輔助支座7之間，滑動塊4的弧形面42嵌入該通槽中與通槽形成滑動配合，用于限制滑動塊4除絲杠6軸線方向以外的其它自由度。
[0028]優(yōu)選地，位移傳感器8為拉線式位移傳感器，其拉繩終端固定于折疊舵12的第一支臂121上的孔12100處，以實時測量折疊舵12的轉(zhuǎn)動角度。更優(yōu)選地，孔12100位于第一支臂121沿長度方向的二等分面上，能夠使位移傳感器8的檢測更為準確。
[0029]為保證折疊舵12在轉(zhuǎn)動過程中位移傳感器8的拉繩始終固定在折疊舵12的第一支臂121的二等分面上，位移傳感器8的拉繩終端首先通過一滑輪組進行平滑換向。具體而言，該滑輪組包括第一滑輪9和第二滑輪10，第一滑輪9固定于安裝底座11上，靠近位移傳感器8，且第一滑輪9的軸線與折疊舵12的旋轉(zhuǎn)面平行，也即第一滑輪9的軸線和圓孔120的軸線垂直。第二滑輪10亦固定于安裝底座11上，相對而言，其更靠近折疊舵12，且第二滑輪10的軸線與折疊舵12的旋轉(zhuǎn)面垂直，也即第二滑輪10的軸線和圓孔120的軸線平行。
[0030]為了提高本實施例的自動控制水平，位移傳感器8與伺服電機I的控制系統(tǒng)連接，以將測量結(jié)果實時反饋給伺服電機I的控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，減小伺服電機I和絲杠6、螺母5的回程間隙導(dǎo)致的誤差。
[0031]應(yīng)用本實施例的試驗過程中，伺服電機I帶動絲杠6轉(zhuǎn)動，驅(qū)動與螺母5固聯(lián)的滑動塊4前后移動，滑動塊4上的凸臺41在折疊舵12下端第二支臂122的長槽1220內(nèi)移動，推動折疊舵12繞其轉(zhuǎn)軸展開。由于電機減速器和絲杠螺母副不可避免地存在換向間隙，利用拉線式位移傳感器8測量折疊舵12的展開角度并實時反饋給伺服電機I的控制系統(tǒng)，可以保證自動展開裝置的實時、精確閉環(huán)控制。
[0032]綜上，本實用新型提供一種折疊舵自動展開裝置，通過伺服電機的控制實現(xiàn)折疊舵的自動展開，控制方便、可靠。拉線式位移傳感器的測量結(jié)果實時傳遞至伺服電機的控制系統(tǒng)，有效地解決了電機和絲杠螺母換向過程產(chǎn)生的間隙問題，控制精度高。借此，本實用新型可以取得多項優(yōu)點，例如，通過伺服電機和拉線式位移傳感器共同實現(xiàn)折疊舵的自動、精確展開，避免了折疊舵展開風洞試驗過程中耗時、耗力的折疊舵角度變換過程，縮短了吹風時間，有效地提高了風洞試驗的精確性、實用性和經(jīng)濟性；整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理、緊湊，易于拆裝，成本低，實用性強。
[0033]由技術(shù)常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內(nèi)或在等同于本實用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實用新型包
含ο
【權(quán)利要求】
1.一種折疊舵自動展開裝置，包括折疊舵，所述折疊舵包括第一支臂和第二支臂，所述第一支臂和第二支臂上設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述折疊舵自動展開裝置還包括: 安裝底座，用于設(shè)置在所述折疊舵的下方； 伺服電機，固定于所述安裝底座上； 絲杠，一端連接于所述伺服電機的輸出軸上； 螺母，設(shè)于所述絲杠上，與所述絲杠組成絲杠螺母副； 滑動塊，與所述螺母固定連接，以由所述螺母驅(qū)動進行直線移動；所述滑動塊的側(cè)面設(shè)有凸臺，所述第一支臂或第二支臂上沿著長度方向設(shè)有長槽，所述凸臺插入所述長槽中，以將所述滑動塊沿所述絲杠的軸向運動轉(zhuǎn)換為所述折疊舵的旋轉(zhuǎn)運動； 位移傳感器，設(shè)于所述折疊舵的一側(cè)，用于檢測所述折疊舵的位置變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，還包括: 固定支座，設(shè)于所述絲杠的一端，用于支撐所述絲杠的轉(zhuǎn)動； 輔助支座，設(shè)于所述絲杠的另一端，用于支撐所述絲杠的轉(zhuǎn)動，且所述固定支座靠近所述伺服電機，所述輔助支座遠離所述伺服電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述伺服電機、固定支座、輔助支座沿著所述安裝底座的長度方向依次固定于所述安裝底座的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述滑動塊中設(shè)有一貫穿孔，所述絲杠穿過所述貫穿孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述安裝底座靠近所述滑動塊的側(cè)面上設(shè)有通槽，所述滑動塊的弧形面部分結(jié)構(gòu)嵌入所述通槽中與所述通槽形成滑動配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述位移傳感器為拉線式位移傳感器，所述位移傳感器的拉繩終端固定于所述折疊舵的所述第一支臂或第二支臂上，以實時測量所述折疊舵的轉(zhuǎn)動角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述位移傳感器的拉繩終端固定于所述折疊舵的所述第一支臂或第二支臂的二等分面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述位移傳感器的拉繩終端首先通過一滑輪組進行平滑換向，再固定于所述折疊舵的所述第一支臂或第二支臂的二等分面上，以保證所述折疊舵在轉(zhuǎn)動過程中所述位移傳感器的拉繩始終固定在所述折疊舵的第一支臂或第二支臂的二等分面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述滑輪組包括: 第一滑輪，固定于所述安裝底座上，靠近所述位移傳感器，且所述第一滑輪的軸線與所述折疊舵的旋轉(zhuǎn)面平行； 第二滑輪，固定于所述安裝底座上，靠近所述折疊舵，且所述第二滑輪的軸線與所述折疊舵的旋轉(zhuǎn)面垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊舵自動展開裝置，其特征在于，所述位移傳感器與所述伺服電機的控制系統(tǒng)連接，以將所述位移傳感器的測量結(jié)果實時反饋給所述伺服電機的控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。
【文檔編號】G01M9/08GK203629784SQ201320803488
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】付增良, 張尚彬, 魏忠武 申請人:中國航天空氣動力技術(shù)研究院