本發(fā)明涉及旋翼風(fēng)洞試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及研究共軸剛性旋翼在不同旋翼主軸傾角情況下氣動特性的一種風(fēng)洞試驗平臺傾角機構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前的常規(guī)構(gòu)型直升機由于氣動力的不足，使得其速度難以提升。而采用前行槳葉概念和尾部推進裝置等多種先進技術(shù)設(shè)計的高速直升機突破了常規(guī)構(gòu)型直升機的前飛速度極限，其最大巡航速度已達到常規(guī)構(gòu)型直升機的1.5倍。

與國外相比，國內(nèi)對于共軸剛性旋翼高速直升機的研究尚處于起步階段，對該構(gòu)型直升機的全新旋翼氣動特性理解不深，其中包括不同主軸傾角變化頻率情況下的動態(tài)特性和不同主軸固定傾角情況下的靜態(tài)特性等。風(fēng)洞試驗是了解、掌握共軸剛性旋翼高速直升機的復(fù)雜氣動特性的經(jīng)濟高效手段，通過風(fēng)洞試驗，可以模擬共軸剛性旋翼高速直升機機動飛行情況下的流場環(huán)境和對比分析不同固定主軸傾角情況下共軸直升機的氣動特性。因此，基于已有的直升機共軸反轉(zhuǎn)旋翼風(fēng)洞試驗平臺，設(shè)計專用的風(fēng)洞試驗平臺傾角機構(gòu)，是有效開展共軸剛性旋翼不同主軸傾角情況下的氣動特性研究的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種風(fēng)洞試驗平臺傾角機構(gòu)，以便通過旋翼主軸的傾角變化來研究剛性旋翼在不同旋翼主軸傾角情況下的氣動特性。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種風(fēng)洞試驗平臺傾角機構(gòu)，包括旋翼安裝框、力矩電機以及滑軌和滑塊，所述旋翼安裝框活動連接在臺架上，所述滑軌與臺架固定連接，所述滑塊與旋翼安裝框固定連接；當所述力矩電機控制旋翼安裝框相對于臺架轉(zhuǎn)動或者停止時，所述滑塊在滑軌限定范圍內(nèi)相對于滑軌與旋翼安裝框同步運動或者同步停止。

優(yōu)選地，所述的滑軌和/或滑塊是永磁鐵，且所述滑塊與滑軌之間通過磁力形成相互吸附作用。

優(yōu)選地，所述的滑軌和/或滑塊是電磁鐵，且當所述力矩電機控制旋翼安裝框相對于臺架停止時，所述滑塊與滑軌之間通過磁力形成相互吸附作用。

優(yōu)選地，所述的滑塊在滑軌限定范圍內(nèi)相對于滑軌運動時，所述滑塊與滑軌之間形成滑動摩擦。

優(yōu)選地，所述滑塊底部安裝滾輪，當滑塊在滑軌限定范圍內(nèi)相對于滑軌運動時，所述滑塊通過滾輪與滑軌之間形成滾動摩擦。

優(yōu)選地，所述滑軌上形成U形滑槽，所述滑塊與U形滑槽之間形成間隙配合。

優(yōu)選地，所述的旋翼安裝框上安裝有動力分解器和兩副旋翼驅(qū)動機構(gòu)，所述的兩副旋翼驅(qū)動機構(gòu)分別位于動力分解器的相對兩側(cè)，每一副旋翼驅(qū)動機構(gòu)包括角減速器、旋翼減速器和旋翼主軸；所述動力分解器通過兩根第一傳動軸分別驅(qū)動角減速器同步動作，所述角減速器通過第二傳動軸驅(qū)動旋翼減速器同步動作，所述旋翼減速器驅(qū)動旋翼主軸相對于旋翼安裝框同步動作。

優(yōu)選地，所述的動力分解器包括第一錐形齒輪、第二錐形齒輪和第三錐形齒輪，所述第二錐形齒輪、第三錐形齒輪分別位于第一錐形齒輪的相對兩側(cè)且分別與第一錐形齒輪嚙合傳動。

優(yōu)選地，所述的角減速器包括相互嚙合傳動的第四錐形齒輪和第五錐形齒輪，所述第四錐形齒輪與第一傳動軸固定連接，所述第五錐形齒輪與第二傳動軸固定連接。

優(yōu)選地，所述旋翼減速器包括相互嚙合傳動的第六錐形齒輪和第七錐形齒輪，所述的第六錐形齒輪與第二傳動軸固定連接，所述第七錐形齒輪與旋翼主軸固定連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：通過力矩電機來控制旋翼安裝框相對于臺架轉(zhuǎn)動或者停止，與此相應(yīng)的是，滑塊在滑軌限定范圍內(nèi)相對于滑軌與旋翼安裝框同步運動或者同步停止，且滑塊能有效約束旋翼安裝框的運動方式，由于旋翼主軸是安裝在旋翼安裝框上，因此，旋翼安裝框相對于臺架轉(zhuǎn)動或者停止時，也使得旋翼主軸的傾角發(fā)生變化，通過旋翼主軸的傾角變化，可以方便地對剛性旋翼在不同旋翼主軸傾角情況下的氣動特性進行研究。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，制作成本低，可輔助開展共軸剛性旋翼直升機機動飛行情況下的氣動特性研究和不同固定主軸傾角下的氣動性能對比研究。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種風(fēng)洞試驗平臺傾角機構(gòu)的立體構(gòu)造圖。

圖2為圖1中的磁力滑塊與滑軌配合關(guān)系示意圖。

圖3為本發(fā)明一種風(fēng)洞試驗平臺傾角機構(gòu)的主視圖。

圖4為風(fēng)洞試驗平臺的傳動軸路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為風(fēng)洞試驗平臺的傳動原理示意圖。

圖中標記：1-臺架，2-動力分解器，3-轉(zhuǎn)軸支座，4-主電機，5-傳動軸支座，6-第一傳動軸，7-角減速器，8-第二傳動軸，9-旋翼減速器，10-旋翼主軸，11-旋翼，12-旋翼安裝框，13-右轉(zhuǎn)軸，14-風(fēng)洞，15-力矩電機，16-滑軌，17-滑塊，21-第一錐形齒輪，22-第二錐形齒輪，23-第三錐形齒輪，24-左轉(zhuǎn)軸，31-第一軸承，40-主傳動軸，51-第二軸承，71-第四錐形齒輪，72-第五錐形齒輪，91-第六錐形齒輪，92-第七錐形齒輪。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1、圖3所示的風(fēng)洞試驗平臺，包括動力分解器2、旋翼安裝框12和兩副旋翼驅(qū)動機構(gòu)，所述的兩副旋翼驅(qū)動機構(gòu)均安裝在旋翼安裝框12上，且分別位于動力分解器2的相對兩側(cè)，每一副旋翼驅(qū)動機構(gòu)包括角減速器7、旋翼減速器9和旋翼主軸10。所述的旋翼安裝框12是矩形框，其相對兩側(cè)分別固定連接左轉(zhuǎn)軸24、右轉(zhuǎn)軸13，在旋翼安裝框12內(nèi)部的相對兩側(cè)安裝有兩根相對的旋翼主軸10，所述的左轉(zhuǎn)軸24、右轉(zhuǎn)軸13分別與對應(yīng)的轉(zhuǎn)軸支座3之間通過第一軸承31組成活動連接結(jié)構(gòu)，如圖5所示，所述的兩個轉(zhuǎn)軸支座3分別固定連接在U形結(jié)構(gòu)的臺架1上，所述的動力分解器2包括第一錐形齒輪21、第二錐形齒輪22和第三錐形齒輪23，所述第二錐形齒輪22、第三錐形齒輪23分別位于第一錐形齒輪21的相對兩側(cè)且分別與第一錐形齒輪21嚙合傳動。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使旋翼安裝框12的重力通過動力分解器2傳到臺架1上，以避免動力分解器2中的齒輪承受額外的載荷。

如圖5所示，所述的第一錐形齒輪21與主傳動軸40一端固定連接，所述主傳動軸40另一端與主電機4輸出端連接，所述主電機4固定安裝在臺架1上，并通過主傳動軸40驅(qū)動第一錐形齒輪21作旋轉(zhuǎn)運動，以對動力分解器2提供輸入動力。優(yōu)選地，在主電機4與主傳動軸40之間可以設(shè)置彈性聯(lián)軸節(jié)，以有效地提高試驗平臺軸系的動態(tài)性能，減小試驗平臺的振動。所述的角減速器7包括相互嚙合傳動的第四錐形齒輪71和第五錐形齒輪72，所述第四錐形齒輪71與第一傳動軸6固定連接，所述第五錐形齒輪72與第二傳動軸8固定連接。所述的旋翼減速器9包括相互嚙合傳動的第六錐形齒輪91和第七錐形齒輪92，所述的第六錐形齒輪91與第二傳動軸8固定連接，所述第七錐形齒輪92與旋翼主軸10固定連接。其中，所述的角減速器7、旋翼減速器9均由兩個錐形齒輪嚙合構(gòu)成，以實現(xiàn)減速和動力傳輸時的換向功能。

當進行雙旋翼風(fēng)洞試驗時，在兩根旋翼主軸10的末端分別固定安裝旋翼11，且使這兩副旋翼11與風(fēng)洞14相對，如圖4所示，由同一主電機4向動力分解器2輸入動力，經(jīng)動力分解器2分解成上、下兩路動力，再分別經(jīng)兩根第一傳動軸6輸出至上、下角減速器7，以分別驅(qū)動兩套角減速器7同步動作，所述角減速器7分別通過兩根第二傳動軸8向與之對應(yīng)的旋翼減速器9輸出動力，以驅(qū)動兩套旋翼減速器9同步動作，最后，由兩套旋翼減速器9分別驅(qū)動兩根旋翼主軸10分別相對于旋翼安裝框12同步旋轉(zhuǎn)運動，最后實現(xiàn)了上、下兩副旋翼11的同步、反向轉(zhuǎn)動，且上、下兩副旋翼11的參考槳葉的初始相位相對恒定，上、下兩副旋翼11的方位角同步，即上層的旋翼11的參考槳葉到達某一方位角時，下層的旋翼11的參考槳葉的方位角必定為固定的某一值。當上述的兩副旋翼驅(qū)動機構(gòu)的幾何參數(shù)相同時，經(jīng)相同的動力傳動軸路傳動后，能確保上、下兩副旋翼11的同步、反向、同速轉(zhuǎn)動。此時，由于僅有兩副旋翼11和部分旋翼主軸10處于風(fēng)洞14的流場中，其他部件均處于風(fēng)洞14流場以外，如圖3所示。因此，在風(fēng)洞試驗時能保持較低的風(fēng)洞阻塞度，對流場干擾也較小，從而使風(fēng)洞試驗結(jié)果具有較高的真實性、可靠性。

為了保證兩副旋翼驅(qū)動機構(gòu)的傳動穩(wěn)定性、可靠性，如圖1、圖3、圖5所示，可以在動力分解器2與角減速器7之間增加設(shè)置傳動軸支座5，所述傳動軸支座5固定安裝在旋翼安裝框12上，所述第一傳動軸6與傳動軸支座5之間通過第二軸承51組成活動連接結(jié)構(gòu)。另外，在角減速器7與旋翼減速器9之間也可以增加設(shè)置傳動軸支座5，所述傳動軸支座5固定安裝在旋翼安裝框12上，所述第二傳動軸8與傳動軸支座5之間通過第二軸承51組成活動連接結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述的第二軸承51可以采用深溝球軸承，所述的第一軸承31可以采用關(guān)節(jié)軸承。由于關(guān)節(jié)軸承具有支撐剛度高、阻尼特性好的優(yōu)點，因此，第一軸承31采用關(guān)節(jié)軸承可以徑向固定旋翼安裝框12并自動調(diào)心。

需要說明的是，可以在旋翼安裝框12上固定安裝有保護桁架，所述的保護桁架包覆第一傳動軸6、第二傳動軸8，以提高風(fēng)洞試驗平臺使用時的安全性。另外，在旋翼安裝框12上還可以增加設(shè)置供油油路，通常，所述供油油路上方設(shè)置進油口，下方設(shè)置出油口，通過供油油路可以分別向動力分解器2、角減速器7、旋翼減速器9噴出潤滑油，以對動力分解器2、角減速器7、旋翼減速器9中的齒輪進行潤滑、油冷，有利于提高風(fēng)洞試驗平臺的使用壽命。

為了方便地對剛性旋翼11在旋翼主軸10不同傾角情況下的氣動特性進行研究，可以在上述風(fēng)洞試驗平臺的基礎(chǔ)上增加設(shè)置傾角機構(gòu)。

實施方式1

如圖1、圖3所示的風(fēng)洞試驗平臺傾角機構(gòu)，包括旋翼安裝框12、力矩電機15以及滑軌16和滑塊17，所述旋翼安裝框12通過左轉(zhuǎn)軸24、右轉(zhuǎn)軸13分別與轉(zhuǎn)軸支座3形成相對轉(zhuǎn)動連接而活動連接在臺架1上，所述滑軌16與臺架1之間固定連接，所述滑塊17與旋翼安裝框12固定連接。在臺架1的左立柱上固定安裝主電機4，所述主電機4驅(qū)動位于旋翼安裝框12內(nèi)的旋翼11同步反轉(zhuǎn)，在臺架1的右立柱上固定安裝力矩電機15，所述力矩電機15通過右轉(zhuǎn)軸13驅(qū)動旋翼安裝框12相對于臺架1擺動，所述主電機4輸出軸軸線與力矩電機15輸出軸軸線重合，且旋翼安裝框12繞這一輸出軸軸線擺動。

所述的滑軌16、滑塊17可以采用永磁鐵，其中的滑軌16為圓弧形結(jié)構(gòu)，其與滑塊17之間通過磁力形成相互吸附作用，如圖2所示。當滑塊17在滑軌16限定范圍內(nèi)相對于滑軌16運動時，所述滑塊17與滑軌16之間形成滑動摩擦。優(yōu)選地，所述滑軌16上形成U形滑槽，所述滑塊17與U形滑槽之間形成間隙配合，通過滑軌16上的U形滑槽可以更好地限定滑塊17的運動軌跡，從而保證旋翼安裝框12相對于臺架1穩(wěn)定擺動。

所述的力矩電機15驅(qū)動風(fēng)洞試驗平臺的旋翼安裝框12相對于臺架1且繞力矩電機15輸出軸軸線轉(zhuǎn)動，從而改變固連于旋翼安裝框12上的旋翼主軸10的傾角。由于力矩電機15可輸出不同變化頻率的力矩，從而可以實現(xiàn)不同頻率的旋翼主軸10的傾角變化，所述力矩電機15也可驅(qū)動旋翼主軸10產(chǎn)生不同的固定傾角，從而可以實現(xiàn)固定在某一特定的傾角。因此，利用本發(fā)明不僅可實現(xiàn)共軸雙旋翼不同頻率的主軸傾角變化，用于模擬共軸剛性旋翼直升機機動飛行時的流場壞境，還可用于研究其固定主軸傾角時的氣動特性。

當進行動態(tài)試驗時，磁力滑塊17在滑軌16限定范圍內(nèi)相對于滑軌16滑動，且與旋翼安裝框12同步運動，以約束動態(tài)試驗時的旋翼安裝框12的橫向運動；當進行不同主軸傾角的靜態(tài)試驗時，磁力滑塊17吸附在滑軌16上，此時，所述滑塊17在滑軌16限定范圍內(nèi)相對于滑軌16處于靜止狀態(tài)，即滑塊17與旋翼安裝框12之間同步停止，從而可以避免旋翼安裝框12在風(fēng)載作用下擺動。所述的旋翼安裝框12轉(zhuǎn)動時，應(yīng)當盡量避免旋翼安裝框12上、下邊沿進入開口風(fēng)洞14的流場中，如果旋翼主軸10的傾角變化范圍較大，可通過增加旋翼安裝框12上、下邊沿的高度，使其邊框不進入風(fēng)洞14流場，以避免旋翼安裝框12上、下邊沿干擾流場。

實施方式2

與實施方式1相比，所述的滑軌16、滑塊17采用的是電磁鐵，并且，當力矩電機15控制旋翼安裝框12相對于臺架1停止動作時，所述的滑塊17與滑軌16之間通過磁力形成相互吸附作用。當力矩電機15控制旋翼安裝框12相對于臺架1開始動作時，所述滑塊17與滑軌16之間的電磁引力解除，以便使滑塊17與滑軌16之間的相對運動更加順暢。其他同實施方式1。

所述滑軌16、滑塊17采用電磁鐵之后，通過對其斷電，即可解除滑軌16與滑塊17之間的磁力吸附，以減少力矩電機15的能量消耗，因此，與實施方式1相比，更加有利于提高節(jié)能降耗水平。

實施方式3

與實施方式1、實施方式2相比，所述滑塊17底部安裝滾輪，當滑塊17在滑軌16限定范圍內(nèi)相對于滑軌16運動時，所述滑塊17通過滾輪與滑軌16之間形成滾動摩擦。其他同實施方式1、2。

與實施方式1、2相比，由于滑塊17通過滾輪與滑軌16之間形成了滾動摩擦，因此，與滑動摩擦相比，摩擦損耗更低，從而不僅使滑塊17與滑軌16之間的相對運動更加順暢，而且更有利于提高節(jié)能降耗水平。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。