一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)，彎刀一側(cè)與天平尾桿由固連于彎刀上的可轉(zhuǎn)動的圓柱導(dǎo)管連接，另一側(cè)固接于蝸輪蝸桿上，在蝸輪內(nèi)部設(shè)計滑軌，彎刀可沿滑軌移動，從而改變機構(gòu)的初始迎角，另外彎刀與天平尾桿相連的圓柱部分可以轉(zhuǎn)動，改變尾桿的預(yù)置角度，本實用新型充分利用和保持了原迎角控制機構(gòu)的特性，并且不影響側(cè)滑角機構(gòu)和天平的特性，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以保證實驗的準(zhǔn)確性和精確性要求，較靈活的實現(xiàn)了大迎角范圍的實驗任務(wù)，同時，也可以降低重新設(shè)計迎角機構(gòu)帶來的工作與經(jīng)費上的浪費。
【專利說明】—種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于風(fēng)洞實驗領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)洞實驗設(shè)備的迎角機構(gòu)，尤其是進(jìn)行模型大迎角實驗時的迎角機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)洞實驗過去和現(xiàn)在一直是發(fā)展和確認(rèn)流動現(xiàn)象、探索和揭示流動機理、尋求和了解流動規(guī)律，以及為飛行器設(shè)計提供優(yōu)良的氣動布局和空氣動力學(xué)特性數(shù)據(jù)的主要手段。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中為了提高戰(zhàn)斗機和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈飛行的機動性和敏捷性，多年來世界各國空氣動力學(xué)專家和科研機構(gòu)一直在努力研究各種大迎角側(cè)向力的產(chǎn)生機理與控制方法。在這些研究中，風(fēng)洞實驗被廣泛利用。
[0003]在實際應(yīng)用方面，由于一些風(fēng)洞設(shè)計時只考慮了初步的小迎角范圍研究，迎角機構(gòu)無法進(jìn)行大迎角的變化，從而嚴(yán)重制約了風(fēng)洞的利用效率。有些風(fēng)洞采用軸對稱法使得模型的側(cè)滑角變?yōu)橛牵械娘L(fēng)洞則改變原有機構(gòu)變化范圍來實現(xiàn)大迎角變化。
[0004]單回流閉口風(fēng)洞模型姿態(tài)角控制機構(gòu)包括底座、設(shè)置在底座上的用于調(diào)整側(cè)滑角的@機構(gòu)，以及設(shè)置在P機構(gòu)上的a機構(gòu)(即迎角機構(gòu))，a機構(gòu)主要包括用于固連天平尾桿(用于安裝天平和模型)的彎刀(彎刀形成1/4圓弧度)，驅(qū)動彎刀轉(zhuǎn)動的蝸輪蝸桿，驅(qū)動蝸輪蝸桿的步進(jìn)電機及其驅(qū)動器。目前，單回流閉口風(fēng)洞模型姿態(tài)角控制機構(gòu)仍存在所能達(dá)到的迎角變化范圍有限的缺點。
[0005]對于單回流閉口風(fēng)洞，由于a機構(gòu)的彎刀，蝸輪蝸桿，步進(jìn)電機及其驅(qū)動器等處于@機構(gòu)和風(fēng)洞底壁之間，該距離有限且固定，所以不能通過更換蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)來調(diào)整迎角。另一側(cè)天平位于天平尾桿前端，天平數(shù)據(jù)線從尾桿內(nèi)部穿過，從保護(hù)天平的角度，尾桿是不能變動的。由于以上原因，需要在不改變原有迎角機構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)大迎角變化。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種可以實現(xiàn)大迎角變化的單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案。
[0008]該迎角機構(gòu)包括彎刀、蝸輪蝸桿機構(gòu)以及彎刀滑軌，彎刀滑軌設(shè)置于蝸輪蝸桿機構(gòu)的蝸輪內(nèi)，彎刀的一端設(shè)置有圓柱導(dǎo)管，彎刀的另一端設(shè)置于彎刀滑軌上，所述彎刀的另一端開設(shè)有多對用于將彎刀定位于所述蝸輪上的定位銷孔，多對定位銷孔沿彎刀的圓弧方向間隔分布于彎刀的側(cè)面上。
[0009]所述彎刀的弧度為1/4圓弧度。
[0010]所述定位銷孔共開設(shè)有8對，相鄰兩對定位銷孔的間隔角度為5度。
[0011]當(dāng)彎刀通過第一對定位銷孔進(jìn)行定位時，迎角機構(gòu)的初始迎角為0度，迎角范圍為-15度至25度；當(dāng)彎刀通過第八對定位銷孔進(jìn)行定位時，彎刀滑動到彎刀滑軌的最里側(cè)，迎角機構(gòu)的初始迎角為35度，迎角范圍為20度至60度。[0012]所述迎角機構(gòu)還包括設(shè)置于彎刀上的用于驅(qū)動圓柱導(dǎo)管轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)節(jié)機構(gòu)包括設(shè)置于彎刀上的可以轉(zhuǎn)動的齒輪以及與齒輪配合的齒條，圓柱導(dǎo)管通過齒輪與彎刀相連。
[0013]本實用新型的有益效果體現(xiàn)在:
[0014]本實用新型通過在蝸輪內(nèi)設(shè)置彎刀滑軌以及在彎刀上開設(shè)多對定位銷孔，充分利用了迎角機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性，增大了迎角的變化范圍，可以實現(xiàn)大迎角變化的實驗需求，并且不影響P機構(gòu)和天平的特性，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以保證實驗的準(zhǔn)確性和精確性要求，避免重新設(shè)計迎角機構(gòu)帶來的工作與經(jīng)費上的浪費。
[0015]本實用新型通過齒輪以及與齒輪配合的齒條使圓柱導(dǎo)管可以轉(zhuǎn)動，可以改變天平尾桿的預(yù)置角度，進(jìn)一步提高迎角的變化范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是模型姿態(tài)角控制機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實用新型所述彎刀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實用新型的工作原理示意圖之一；
[0019]圖4是本實用新型的工作原理示意圖之二 ；
[0020]圖中:1為天平尾桿,2為天平,3為彎刀,4為圓柱導(dǎo)管,5為蝸輪,6為蝸桿,7為定位銷孔，8為齒條,9為齒輪,10為0機構(gòu)，11為底座，12為滾輪,13為風(fēng)洞底壁。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0022]參見圖1-圖4，本實用新型所述單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)包括彎刀3、蝸輪蝸桿機構(gòu)以及彎刀滑軌，所述彎刀3的弧度為1/4圓弧度，彎刀滑軌設(shè)置于蝸輪蝸桿機構(gòu)的蝸輪5內(nèi)，彎刀3的一端設(shè)置有圓柱導(dǎo)管4，天平尾桿I通過圓柱導(dǎo)管4與彎刀3相連，彎刀3的另一端設(shè)置于彎刀滑軌上，所述彎刀3的另一端開設(shè)有多對用于將彎刀定位于所述蝸輪上的定位銷孔7，多對定位銷孔沿彎刀的圓弧方向間隔分布于彎刀的側(cè)面上，所述定位銷孔7共開設(shè)有8對，相鄰兩對定位銷孔的間隔角度為5度，當(dāng)彎刀3通過第一對定位銷孔進(jìn)行定位時，迎角機構(gòu)的初始迎角為0度，迎角范圍為-15度至25度；當(dāng)彎刀3通過第八對定位銷孔進(jìn)行定位時，彎刀滑動到彎刀滑軌的最里側(cè)，迎角機構(gòu)的初始迎角為35度，迎角范圍為20度至60度。
[0023]所述迎角機構(gòu)還包括設(shè)置于彎刀3上的用于驅(qū)動圓柱導(dǎo)管4轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)節(jié)機構(gòu)包括設(shè)置于彎刀3上的可以轉(zhuǎn)動的齒輪9以及與齒輪9配合的齒條8，圓柱導(dǎo)管4通過齒輪9與彎刀3相連。
[0024]上述單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)的迎角調(diào)整方法，該調(diào)整方法包括以下步驟:
[0025]I)將彎刀3與蝸輪5通過兩個定位銷連接，兩個定位銷對應(yīng)設(shè)置于彎刀上的第一對定位銷孔內(nèi)，使圓柱導(dǎo)管4處于水平狀態(tài)，通過蝸輪蝸桿機構(gòu)實現(xiàn)迎角在-15度至25度的范圍內(nèi)變化；2)去掉所述定位銷，根據(jù)初始迎角的需求，將彎刀3沿著彎刀滑軌向蝸輪5內(nèi)滑動，然后利用定位銷和排列在第一對定位銷孔后的其它任意一對定位銷孔將彎刀的位置保持在對應(yīng)的滑動位置，當(dāng)彎刀3滑動到彎刀滑軌最里側(cè)時，彎刀3的初始迎角增大為35度，通過蝸輪蝸桿機構(gòu)實現(xiàn)迎角在20度至60度的范圍內(nèi)變化。在步驟I)或步驟2)中，通過旋轉(zhuǎn)圓柱導(dǎo)管4可進(jìn)一步調(diào)整迎角變化范圍。[0026]實施例
[0027]一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)，該迎角機構(gòu)中，天平尾桿與迎角調(diào)整機構(gòu)相連，迎角調(diào)整機構(gòu)包括彎刀，彎刀滑軌，可轉(zhuǎn)動的圓柱導(dǎo)管等?？赊D(zhuǎn)動的圓柱導(dǎo)管設(shè)置于彎刀的一側(cè)，天平尾桿與圓柱導(dǎo)管相連；所述迎角機構(gòu)還包括與彎刀另一側(cè)相連的蝸輪蝸桿機構(gòu)，即用于驅(qū)動彎刀轉(zhuǎn)動的蝸輪、用于驅(qū)動蝸輪的蝸桿，蝸桿由步進(jìn)電機驅(qū)動，以及用于控制步進(jìn)電機的驅(qū)動器和電源等，彎刀滑軌設(shè)置于蝸輪內(nèi)。
[0028]如圖1所示，實驗時對模型姿態(tài)的改變需要通過模型姿態(tài)角控制機構(gòu)來完成，其包括a機構(gòu)(迎角機構(gòu))、^機構(gòu)(側(cè)滑角機構(gòu))以及底座。其中a機構(gòu)主要由彎刀、蝸輪蝸桿、減速箱、步進(jìn)電機及其驅(qū)動器、電源等組成，實驗?zāi)Ｐ途o貼天平外部安裝，模型與天平則由彎刀和天平尾桿采用尾支撐形式固定，^機構(gòu)主要由齒輪、諧波減速器、步進(jìn)電機及其驅(qū)動器、電源等組成。a機構(gòu)通過定位銷及螺栓固定于P機構(gòu)上表面，彎刀及天平尾桿固接于a機構(gòu)的蝸輪。P機構(gòu)下端的底座安裝四個滾輪，以便于機構(gòu)移動，當(dāng)機構(gòu)移動至實驗段下方就位后，可調(diào)整四個千斤頂?shù)母叨?，直至將天平尾桿的軸線調(diào)至與風(fēng)洞軸線一致。
[0029]該模型姿態(tài)角控制機構(gòu)由計算機自動控制，通過計算機控制軟件控制驅(qū)動器帶動步進(jìn)電機按一定的傳動比運動，系統(tǒng)可連續(xù)變化實驗?zāi)Ｐ偷挠呛蛡?cè)滑角，將實驗?zāi)Ｐ退艿娜π畔⒂闪至刻炱?六分量天平是通過應(yīng)變片和電信號測量模型的氣動力和氣動力矩，其前錐與模型連接，后錐與天平尾桿連接，電信號線則從尾桿內(nèi)部穿過，與放大器和控制柜相連。)測出。該機構(gòu)具有精度高，自動化程度高、使用方便等特點。
[0030]主要性能指標(biāo):
[0031]a機構(gòu)角度變化范圍:-15°≤a≤25°，變化精度:±3'
[0032]P機構(gòu)角度變化范圍:0°≤P≤360°，變化精度:±3'
[0033]彎刀屬于尾撐系統(tǒng)的一部分，用來連接天平尾桿和蝸輪蝸桿。彎刀設(shè)計角度不同，實驗機構(gòu)所能達(dá)到的迎角范圍也會有所不同。在實驗時，如果要進(jìn)行大迎角實驗，迎角機構(gòu)應(yīng)在0°到90°中間可變，但現(xiàn)有彎刀在蝸輪蝸桿機構(gòu)帶動下所能達(dá)到的角度變化范圍僅為-15°≤a≤25°，遠(yuǎn)不能滿足要求。
[0034]為達(dá)到需要的迎角范圍，本實用新型重新設(shè)計了彎刀系統(tǒng)(用迎角調(diào)整機構(gòu)的工作代替)，如圖2以及圖3所示，彎刀上面設(shè)計了一系列定位銷孔，在原始定位銷孔的基礎(chǔ)上每隔5度向上設(shè)計兩個孔，依次類推，到最上面的兩個孔時，彎刀轉(zhuǎn)過了 35度。彎刀一側(cè)與迎角機構(gòu)的蝸輪相連，在蝸輪內(nèi)部設(shè)計滑軌(彎刀滑軌)，彎刀可以沿著滑軌運動，實現(xiàn)彎刀轉(zhuǎn)過0-35度的行程。彎刀另一側(cè)與天平尾桿通過圓柱導(dǎo)管連接，將圓柱導(dǎo)管設(shè)計為可轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，圓柱導(dǎo)管與齒輪固連，齒輪與彎刀通過中間的軸承固定，通過移動齒條，齒輪和圓柱導(dǎo)管一起轉(zhuǎn)動，此時固連于圓柱導(dǎo)管中的天平尾桿和模型會有一個預(yù)置角度，角度可由0-35度任意調(diào)整。
[0035]參見圖3以及圖4，迎角調(diào)整包括以下步驟:
[0036]第一步、保持原彎刀的初始狀態(tài)，形成1/4圓弧度，彎刀與蝸輪通過兩個定位銷固連。用于天平尾桿與彎刀連接的圓柱導(dǎo)管處于水平狀態(tài)，根據(jù)迎角機構(gòu)的設(shè)計迎角范圍，移動彎刀可以實現(xiàn)實驗?zāi)Ｐ陀?15度至25度的變化。[0037]第二步、迎角機構(gòu)位于初始狀態(tài)，此時蝸輪蝸桿的位置還對應(yīng)迎角為零的狀態(tài)。去掉彎刀與蝸輪之間的定位銷，將彎刀沿著蝸輪內(nèi)部的滑軌移動，由于彎刀上每隔5度設(shè)計了兩個定位銷孔，所以彎刀可以根據(jù)初始迎角的需求在對應(yīng)中間狀態(tài)停止滑動，當(dāng)彎刀移動到滑軌最里側(cè)時，此時彎刀的初始迎角為35度。由于原迎角機構(gòu)的迎角范圍是-15度至25度，此時則可以實現(xiàn)20度至60度的迎角范圍，并且與原來的角度范圍可以連接上(有5度的重疊)。
[0038]第三步、在第二步的基礎(chǔ)上，可旋轉(zhuǎn)用于連接彎刀與天平尾桿的圓柱導(dǎo)管，旋轉(zhuǎn)角度從0度到35度，可以在第一步原彎刀狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，也可以在第二步中的任意初始迎角轉(zhuǎn)動，如果在最大的初始迎角(即35度)基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)動圓柱導(dǎo)管到最大位置，此時天平尾桿的初始迎角可由35度最大變?yōu)?0度(此時蝸輪蝸桿位置對應(yīng)迎角為零的狀態(tài))，考慮原彎刀的-15至25度范圍，此時的迎角范圍可實現(xiàn)55-95度，與第二步的最大迎角實現(xiàn)連續(xù)過渡。
【權(quán)利要求】
1.一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)，其特征在于:該迎角機構(gòu)包括彎刀(3)、蝸輪蝸桿機構(gòu)以及彎刀滑軌，彎刀滑軌設(shè)置于蝸輪蝸桿機構(gòu)的蝸輪(5)內(nèi)，彎刀(3)的一端設(shè)置有圓柱導(dǎo)管(4)，彎刀(3)的另一端設(shè)置于彎刀滑軌上，所述彎刀(3)的另一端開設(shè)有多對用于將彎刀定位于所述蝸輪上的定位銷孔(7)，多對定位銷孔沿彎刀的圓弧方向間隔分布于彎刀的側(cè)面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)，其特征在于:所述彎刀(3)的弧度為1/4圓弧度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)，其特征在于:所述定位銷孔(7)共開設(shè)有8對，相鄰兩對定位銷孔的間隔角度為5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)，其特征在于:當(dāng)彎刀(3)通過第一對定位銷孔進(jìn)行定位時，迎角機構(gòu)的初始迎角為O度，迎角范圍為-15度至25度；當(dāng)彎刀(3)通過第八對定位銷孔進(jìn)行定位時，彎刀滑動到彎刀滑軌的最里側(cè)，迎角機構(gòu)的初始迎角為35度，迎角范圍為20度至60度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單回流閉口風(fēng)洞迎角機構(gòu)，其特征在于:所述迎角機構(gòu)還包括設(shè)置于彎刀(3)上的用于驅(qū)動圓柱導(dǎo)管(4)轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)節(jié)機構(gòu)包括設(shè)置于彎刀(3)上的可以轉(zhuǎn)動的齒輪(9)以及與齒輪(9)配合的齒條(8)，圓柱導(dǎo)管(4)通過齒輪(9)與彎刀(3)相連。
【文檔編號】G01M9/04GK203414254SQ201320445905
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】張艷華, 張登成, 屈亮, 鄭無計, 張久星, 朱和銓, 李達(dá), 李靖濤, 李彥波 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學(xué)