一種旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，包括模型旋翼系統(tǒng)、俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、航向轉(zhuǎn)動模擬機(jī)構(gòu)、xyz軸平移裝置和實(shí)驗(yàn)附屬裝置。本實(shí)用新型使用七臺獨(dú)立控制的伺服電機(jī)，分別驅(qū)動縱向、側(cè)向、橫向直線運(yùn)動和俯仰、滾轉(zhuǎn)、航向轉(zhuǎn)動運(yùn)動及模型旋翼的轉(zhuǎn)動。七部伺服電機(jī)均配備有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，在中央工控機(jī)的操縱下，六個自由度的運(yùn)動規(guī)律和旋翼轉(zhuǎn)速均可動態(tài)組合控制?？蛇M(jìn)行直升機(jī)動態(tài)機(jī)動飛行對旋翼氣動、飛行力學(xué)和動力學(xué)等多方面影響的模型試驗(yàn)研究，并根據(jù)需要開展不同自由度間的運(yùn)動組合試驗(yàn)。
【專利說明】一種旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空試驗(yàn)平臺領(lǐng)域，具體是一種旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]直升機(jī)旋翼槳葉的工作環(huán)境遠(yuǎn)比固定翼飛機(jī)機(jī)翼的工作環(huán)境復(fù)雜，尤其在動態(tài)機(jī)動飛行中，直升機(jī)的非定常運(yùn)動導(dǎo)致旋翼尾渦響應(yīng)滯后、幾何形狀產(chǎn)生復(fù)雜的動態(tài)畸變，改變槳盤入流分布特征，并且對旋翼附加由于機(jī)體運(yùn)動所導(dǎo)致的慣性耦合，此時(shí)旋翼的非定常氣動環(huán)境將發(fā)生顯著變化，并導(dǎo)致旋翼產(chǎn)生比定常飛行狀態(tài)更加復(fù)雜的動態(tài)特性，進(jìn)一步增加了旋翼的氣動和動力學(xué)分析難度。
[0003]針對直升機(jī)旋翼在動態(tài)機(jī)動飛行時(shí)的理論研究需要以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證作為檢驗(yàn)，目前常規(guī)的直升機(jī)旋翼試驗(yàn)臺主要用于開展懸停模擬試驗(yàn)，以及在風(fēng)洞中模擬風(fēng)速不變情況下的定常飛行吹風(fēng)模擬試驗(yàn)，對于動態(tài)模擬試驗(yàn)?zāi)芰Υ嬖诓蛔?，不具備變速運(yùn)動試驗(yàn)?zāi)M能力。
[0004]利用液壓作動器設(shè)計(jì)的飛行模擬平臺可以模擬直升機(jī)機(jī)體的三方向轉(zhuǎn)動自由度運(yùn)動，但由于液壓作動行程的限制，并且各方向的運(yùn)動存在非線性耦合，利用常規(guī)的飛行模擬平臺對直線運(yùn)動模擬時(shí)行程比較小，解耦困難，對姿態(tài)運(yùn)動控制的難度比較高，運(yùn)動模擬能力有限，為實(shí)現(xiàn)較大行程的運(yùn)動模擬，試驗(yàn)設(shè)備體積也會比較大。
[0005]在開展直升機(jī)旋翼的動態(tài)機(jī)動模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，從單一自由度的運(yùn)動模擬、若干個運(yùn)動自由度的耦合模擬、直至空間六自由度運(yùn)動的耦合模擬均具有需求，對于運(yùn)動的控制精度需求和各自由度運(yùn)動的解耦要求比較高，由于缺乏可以開展模擬直升機(jī)在空中運(yùn)動對旋翼影響模擬研究的試驗(yàn)設(shè)備，需要借助真機(jī)開展試飛試驗(yàn)，提高了研究成本和風(fēng)險(xiǎn)，限制了開展基于高精度的旋翼非定常氣動、飛行力學(xué)和多體動力學(xué)等先進(jìn)理論方法的驗(yàn)證研究。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種具有獨(dú)立的滾轉(zhuǎn)，俯仰，偏航，升降，前后平移及側(cè)移六個自由度的運(yùn)動模擬能力，在控制系統(tǒng)的操縱下，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)體復(fù)雜運(yùn)動的模擬的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，用于開展機(jī)體動態(tài)機(jī)動對旋翼影響的試驗(yàn)研究。
[0007]本實(shí)用新型包括模型旋翼系統(tǒng)、俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、航向轉(zhuǎn)動模擬機(jī)構(gòu)、xyz軸平移裝置和實(shí)驗(yàn)附屬裝置；
[0008]所述的航向轉(zhuǎn)動模擬機(jī)構(gòu)包括航向回轉(zhuǎn)力臂和航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)，航向回轉(zhuǎn)力臂通過航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)與xyz軸平移裝置連接，航向回轉(zhuǎn)力臂在航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)帶動下繞z軸轉(zhuǎn)動；
[0009]所述的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括相連的滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂，滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)與航向回轉(zhuǎn)力臂連接，滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂在滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)帶動下自轉(zhuǎn)；
[0010]所述的模型旋翼系統(tǒng)安裝于滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂上，包括模型旋翼、旋翼伺服電機(jī)，模型旋翼在旋翼伺服電機(jī)帶動下轉(zhuǎn)動；模型旋翼系統(tǒng)上裝有實(shí)驗(yàn)附屬裝置；[0011]所述的俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)安裝于模型旋翼系統(tǒng)和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)之間，包括依次連接的俯仰伺服電機(jī)、俯仰液壓缸及其頂桿和俯仰回轉(zhuǎn)力臂，其中，俯仰伺服電機(jī)與滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂連接，俯仰回轉(zhuǎn)力臂與模型旋翼系統(tǒng)連接，俯仰伺服電機(jī)通過俯仰液壓缸及其頂桿驅(qū)動俯仰回轉(zhuǎn)力臂，實(shí)現(xiàn)模型旋翼系統(tǒng)作俯仰運(yùn)動；
[0012]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的航向回轉(zhuǎn)力臂中開有凹槽，滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)安裝于航向回轉(zhuǎn)力臂的凹槽中，所述的滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂中開有凹槽，俯仰伺服電機(jī)安裝于滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂的凹槽中。通過凹槽設(shè)計(jì)，使整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0013]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的xyz軸平移裝置包括縱向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、側(cè)向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)和升降運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)；
[0014]所述的縱向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括帶滑軌的基礎(chǔ)底板，滑軌上連接有帶滑軌的縱向滑塊，縱向滑塊通過縱向絲桿與縱向伺服電機(jī)連接，縱向滑塊在縱向伺服電機(jī)帶動下沿基礎(chǔ)底板的滑軌縱向運(yùn)動；
[0015]所述的側(cè)向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括側(cè)向運(yùn)動滑塊，側(cè)向運(yùn)動滑塊通過側(cè)向運(yùn)動絲桿與側(cè)向伺服電機(jī)連接，側(cè)向運(yùn)動滑塊在側(cè)向伺服電機(jī)帶動下沿縱向滑塊的滑軌側(cè)向運(yùn)動。
[0016]所述的升降運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括臺架立柱和垂直運(yùn)動立柱，臺機(jī)立柱內(nèi)裝有垂直伺服電機(jī)，垂直伺服電機(jī)通過垂直絲桿與垂直運(yùn)動立柱連接，垂直運(yùn)動立柱與航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)連接，垂直運(yùn)動立柱在垂直伺服電機(jī)帶動下在臺架立柱內(nèi)做升降運(yùn)動。
[0017]所述的實(shí)驗(yàn)附屬裝置包括測量采集裝置和槳距控制裝置。
[0018]本實(shí)用新型有益效果在于:
[0019]1、本實(shí)用新型使用七臺獨(dú)立控制的伺服電機(jī)，分別驅(qū)動縱向、側(cè)向、橫向直線運(yùn)動和俯仰、滾轉(zhuǎn)、航向轉(zhuǎn)動運(yùn)動及模型旋翼的轉(zhuǎn)動。七部伺服電機(jī)均配備有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，在中央工控機(jī)的操縱下，六個自由度的運(yùn)動規(guī)律和旋翼轉(zhuǎn)速均可動態(tài)組合控制?？蛇M(jìn)行直升機(jī)動態(tài)機(jī)動飛行對旋翼氣動、飛行力學(xué)和動力學(xué)等多方面影響的模型試驗(yàn)研究，并根據(jù)需要開展不同自由度間的運(yùn)動組合試驗(yàn)。
[0020]2、結(jié)構(gòu)緊湊，利用本動態(tài)試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)技術(shù)，可以廣泛應(yīng)用于在風(fēng)洞中開展各類試驗(yàn)研究。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的立體圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的主視圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。
[0024]圖4為本實(shí)用新型的后視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0026]本實(shí)用新型的立體圖如圖1所示，主視圖、側(cè)視圖和后視圖分別如圖2、圖3和圖4所示。
[0027]在開展試驗(yàn)時(shí)，基礎(chǔ)底板I固定在地面上，基礎(chǔ)底板I上的縱向伺服電機(jī)3經(jīng)過縱向絲桿2將動力傳遞至縱向滑塊4，縱向滑塊4沿導(dǎo)軌作前后直線運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)縱向的直線運(yùn)動模擬。
[0028]安裝在縱向運(yùn)動滑塊上的側(cè)向伺服電機(jī)6經(jīng)過側(cè)向運(yùn)動絲桿5將動力傳遞至側(cè)向運(yùn)動滑塊7，側(cè)向運(yùn)動滑塊7沿導(dǎo)軌作直線運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)向直線運(yùn)動模擬。
[0029]通過安裝在臺架立柱8內(nèi)部的垂直絲桿20將動力傳遞至垂向運(yùn)動立柱9，頂推垂向運(yùn)動立柱9在臺架立柱8內(nèi)沿垂直方向運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)垂向直線運(yùn)動模擬。
[0030]旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置的航向回轉(zhuǎn)力臂11安裝在垂直運(yùn)動立柱9上，通過航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)10經(jīng)減速器將動力通過齒輪傳遞至回轉(zhuǎn)力臂上的齒盤，驅(qū)動齒盤帶動航向回轉(zhuǎn)力臂11轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)滑角的回轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬。
[0031]通過滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)13將動力傳遞至滾轉(zhuǎn)力臂12，滾轉(zhuǎn)力臂12帶動模型旋翼18回轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0032]俯仰伺服電機(jī)16通過俯仰液壓缸及其頂桿15驅(qū)動俯仰回轉(zhuǎn)力臂，實(shí)現(xiàn)模型旋翼系統(tǒng)作俯仰運(yùn)動；
[0033]模型旋翼18系統(tǒng)安裝在俯仰運(yùn)動力臂14上，由獨(dú)立的旋翼伺服電機(jī)17驅(qū)動旋翼轉(zhuǎn)動，模型旋翼系統(tǒng)上安裝有實(shí)驗(yàn)附屬裝置19，包括天平集流環(huán)和自動傾斜器等測量與控制裝置，用于控制旋翼的槳距及采集旋翼的動態(tài)測量信號。
[0034]本實(shí)用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括模型旋翼系統(tǒng)、俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、航向轉(zhuǎn)動模擬機(jī)構(gòu)、Xyz軸平移裝置和實(shí)驗(yàn)附屬裝置(19)； 所述的航向轉(zhuǎn)動模擬機(jī)構(gòu)包括航向回轉(zhuǎn)力臂(11)和航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)(10 )，航向回轉(zhuǎn)力臂(11)通過航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)(10)與xyz軸平移裝置連接，航向回轉(zhuǎn)力臂(11)在航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)(10)帶動下繞z軸轉(zhuǎn)動； 所述的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括相連的滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(13)和滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂(12)，滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(13)與航向回轉(zhuǎn)力臂(11)連接，滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂(12)在滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(13)帶動下自轉(zhuǎn)； 所述的模型旋翼系統(tǒng)安裝于滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂(12)上，包括模型旋翼(18)、旋翼伺服電機(jī)(17)，模型旋翼(18)在旋翼伺服電機(jī)(17)帶動下轉(zhuǎn)動；模型旋翼系統(tǒng)上裝有實(shí)驗(yàn)附屬裝置(19)； 所述的俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)安裝于模型旋翼系統(tǒng)和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)之間，包括依次連接的俯仰伺服電機(jī)(16)、俯仰液壓缸及其頂桿(15)和俯仰回轉(zhuǎn)力臂(14)，其中，俯仰伺服電機(jī)(16)與滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂(12)連接，俯仰回轉(zhuǎn)力臂(14)與模型旋翼系統(tǒng)連接，俯仰伺服電機(jī)(16)通過俯仰液壓缸及其頂桿驅(qū)動俯仰回轉(zhuǎn)力臂(14)，實(shí)現(xiàn)模型旋翼系統(tǒng)作俯仰運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的航向回轉(zhuǎn)力臂(11)中開有凹槽，滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(13)安裝于航向回轉(zhuǎn)力臂(11)的凹槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂(12)中開有凹槽，俯仰伺服電機(jī)(16)安裝于滾轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)力臂(12)的凹槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的xyz軸平移裝置包括縱向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)、側(cè)向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)和升降運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的縱向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括帶滑軌的基礎(chǔ)底板(1)，滑軌上連接有帶滑軌的縱向滑塊(4)，縱向滑塊(4)通過縱向絲桿(2)與縱向伺服電機(jī)(3)連接，縱向滑塊(4)在縱向伺服電機(jī)帶動下沿基礎(chǔ)底板(O的滑軌縱向運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的側(cè)向直線運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括側(cè)向運(yùn)動滑塊(7)，側(cè)向運(yùn)動滑塊(7)通過側(cè)向運(yùn)動絲桿(5)與側(cè)向伺服電機(jī)(6)連接，側(cè)向運(yùn)動滑塊(7)在側(cè)向伺服電機(jī)(6)帶動下沿縱向滑塊(4)的滑軌側(cè)向運(yùn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的升降運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括臺架立柱(8 )和垂直運(yùn)動立柱(9 )，臺機(jī)立柱(8 )內(nèi)裝有垂直伺服電機(jī)，垂直伺服電機(jī)通過垂直絲桿(20 )與垂直運(yùn)動立柱(9 )連接，垂直運(yùn)動立柱(9 )與航向轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)(10 )連接，垂直運(yùn)動立柱(9)在垂直伺服電機(jī)帶動下在臺架立柱(8)內(nèi)做升降運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋翼動態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的實(shí)驗(yàn)附屬裝置(19)包括測量采集裝置和槳距控制裝置。
【文檔編號】G01M9/06GK203811349SQ201420148453
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)東, 董凌華, 劉士明 申請人:南京航空航天大學(xué)