專利名稱：一種翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用非接觸式動(dòng)力源作為動(dòng)力的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)的模擬裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代大型客機(jī)設(shè)計(jì)廣泛采用機(jī)翼下吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)的布局形式，在結(jié)構(gòu)布局上這種吊掛式發(fā)動(dòng)機(jī)往往遠(yuǎn)離翼根并伸出機(jī)翼前緣，由于機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)吊架的柔性，當(dāng)機(jī)翼發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)及面內(nèi)彎曲時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸將發(fā)生俯仰和偏航角振動(dòng)，根據(jù)陀螺儀理論，這種旋轉(zhuǎn)體軸線的角運(yùn)動(dòng)將引起陀螺力矩，即轉(zhuǎn)子效應(yīng)；這種轉(zhuǎn)子效應(yīng)勢必對(duì)飛機(jī)機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)所組成的系統(tǒng)甚至全機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性產(chǎn)生影響，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)或全機(jī)的顫振特性產(chǎn)生影響，因此翼下吊發(fā)動(dòng)機(jī)不僅對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)力布局產(chǎn)生影響，發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇和壓氣機(jī)及渦輪等轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子效應(yīng)在翼吊噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局和機(jī)翼的顫振分析中的影響也應(yīng)予以考慮。隨著大型客機(jī)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)的機(jī)翼-發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的顫振特性理論方面的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，有限元仿真也做出了一定的結(jié)果，但是如何進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證儼然成為了亟待解決的技術(shù)問題之一。試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及平臺(tái)的搭建尤為重要，前人提出采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬轉(zhuǎn)子效應(yīng)，此方法優(yōu)點(diǎn)在于可以方便的控制轉(zhuǎn)速，保持結(jié)構(gòu)動(dòng)特性的穩(wěn)定，從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)特性測試，但是，連接間隙以及電機(jī)附加質(zhì)量給試驗(yàn)帶來的影響成為難以解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的:為克服上述采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬轉(zhuǎn)子效應(yīng)的不足，本發(fā)明提出了一種非接觸式動(dòng)力源作為動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，這種裝置采用非接觸式連接，減少了連接裝置和間隙，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、控制方便，能有效模擬轉(zhuǎn)子效應(yīng)。本發(fā)明的技術(shù)方案:本發(fā)明提供的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，其特征在于:結(jié)構(gòu)包括試驗(yàn)臺(tái)、噴流控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)；所述噴流控制系統(tǒng)包括:噴嘴環(huán)形支架20、噴嘴側(cè)支架21、噴嘴22、氣源23、調(diào)節(jié)閥24、控制器25 ;所述噴嘴環(huán)形支架20為一環(huán)狀管，所述環(huán)狀管內(nèi)側(cè)分布有噴嘴22，噴嘴22方向可調(diào)節(jié)，噴嘴環(huán)形支架20與氣源23連接；(噴嘴等角度分布設(shè)為8個(gè));所述噴嘴環(huán)形支架20豎直設(shè)置于試驗(yàn)臺(tái)，葉輪30可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置于噴嘴環(huán)形支架20內(nèi)部，葉輪30與噴嘴22對(duì)應(yīng)設(shè)置。所述噴流控制系統(tǒng)利用控制器25控制調(diào)節(jié)閥24的流量和氣源23的壓力，同時(shí)配合轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)接入工控機(jī)70，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置轉(zhuǎn)速控制。該裝置利用高壓氣體氣源23作動(dòng)力驅(qū)動(dòng)葉輪30旋轉(zhuǎn)，應(yīng)用測試裝置(光電測速儀60、感光片61)測試葉輪30轉(zhuǎn)速，通過噴流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥24進(jìn)行高壓氣體流量和壓力調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變噴嘴22的流速，達(dá)到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定葉輪30轉(zhuǎn)速的目的。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，與傳統(tǒng)裝置轉(zhuǎn)軸上裝有動(dòng)力源相比，旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)軸12獨(dú)立，無附加質(zhì)量影響，只有葉輪30提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；由于采用非接觸式連接，減少了連接間隙，控制方便。


圖1是本發(fā)明翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成圖。圖2是本發(fā)明翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明噴流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明噴流控制系統(tǒng)工作流程圖。圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1 7和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1和圖2是本發(fā)明翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成圖及示意圖，由圖1 2可知模擬裝置結(jié)構(gòu)由試驗(yàn)臺(tái)、噴流控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)三部分組成；試驗(yàn)臺(tái)包括:底座10、軸承座11、轉(zhuǎn)軸12、軸承13、葉輪30、配重漿片40 ；噴流控制系統(tǒng)包括:噴嘴支架(噴嘴環(huán)形支架20、噴嘴側(cè)支架21)、噴嘴22、氣源23、調(diào)節(jié)閥24、控制器25、工控機(jī)70 ;轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)包括:光電測速器60、感光片61、數(shù)據(jù)采集儀62、電磁制動(dòng)器50、工控機(jī)70。所述試驗(yàn)臺(tái)為一帶滑道的底座10、底座10上設(shè)有軸承座11，轉(zhuǎn)軸12通過軸承13固定于軸承座11上；所述噴嘴環(huán)形支架20為一環(huán)狀管，內(nèi)部空腔可以充滿氣體，所述環(huán)狀管內(nèi)側(cè)分布有噴嘴22(本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中8個(gè)噴嘴22等角度分布)，噴嘴22方向可調(diào)節(jié)，環(huán)形支架20通過軟管26與氣源23連接；所述噴嘴環(huán)形支架20豎直設(shè)置，通過噴嘴側(cè)支架21支撐，設(shè)置于兩軸承座11的中間位置，轉(zhuǎn)軸12與噴嘴環(huán)形支架20構(gòu)成的平面垂直，轉(zhuǎn)軸12穿過噴嘴環(huán)形支架20的圓心位置；8個(gè)葉輪30可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置于噴嘴環(huán)形支架20內(nèi)部，葉輪30與噴嘴22對(duì)應(yīng)設(shè)置；所述配重槳片40和電磁制動(dòng)器50穿過轉(zhuǎn)軸12設(shè)于軸承座11的一側(cè)。圖3是本發(fā)明翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖中可以看出將第一實(shí)施例中的噴嘴側(cè)支架21進(jìn)行了改良，設(shè)有固定裝置200，所述固定裝置為一組固定肋條，端部與軸承13連接，對(duì)噴嘴環(huán)形支架20的四個(gè)對(duì)稱位置進(jìn)行固定，形成菱形封閉框架，葉輪30可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置于菱形封閉框架內(nèi)部中心位置，在固定裝置200上，噴嘴環(huán)形支架20的上端，設(shè)有懸掛吊耳201。圖4是本發(fā)明噴流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，，噴嘴環(huán)形支架20上等角度分布8個(gè)噴嘴22，噴嘴22方向可調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位多角度噴流，噴流控制系統(tǒng)利用控制器25 (所述控制器25包括測量元件、比較元件、信號(hào)放大器、信號(hào)校正裝置和執(zhí)行元件)控制調(diào)節(jié)閥24的流量和氣源壓力，同時(shí)將轉(zhuǎn)速信號(hào)作為反饋接入工控機(jī)70，工控機(jī)70通過控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)裝置轉(zhuǎn)速可控。所述噴流控制系統(tǒng)利用控制器25控制調(diào)節(jié)閥24的流量和氣源23的壓力，同時(shí)配合轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)接入工控機(jī)70，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置轉(zhuǎn)速控制；該裝置利用高壓氣體氣源23作動(dòng)力驅(qū)動(dòng)葉輪30旋轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)配合，應(yīng)用測試裝置(光電測速儀60、感光片61)測試葉輪30轉(zhuǎn)速，通過噴流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥24進(jìn)行高壓氣體流量和壓力調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變噴嘴22的流速，達(dá)到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定葉輪30轉(zhuǎn)速的目的。圖5是本發(fā)明噴流控制系統(tǒng)工作流程圖，第一步，首先啟動(dòng)工控機(jī)70內(nèi)的控制軟件，系統(tǒng)初始化，獲得初始參數(shù)，包括初始?xì)怏w壓力、流量等；第二步，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置壓力、流量、誤差限(轉(zhuǎn)速容差)；第三步，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過控制器25實(shí)時(shí)監(jiān)測氣體壓力、流量，光電測速器60采集葉輪30的轉(zhuǎn)速曲線，待各參數(shù)穩(wěn)定后，計(jì)算葉輪30當(dāng)前轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速差，判斷是否在誤差范圍內(nèi)，如是，則保持狀態(tài)；如不是，則返回重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置(采用控制策略對(duì)氣體壓力、流量或噴嘴角度進(jìn)行調(diào)整，可按一定模式進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，或手動(dòng)調(diào)節(jié))，最終達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，保持系統(tǒng)狀態(tài)。圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，主要由光電測速器60、感光片61、數(shù)據(jù)采集儀62、電磁制動(dòng)器50、工控機(jī)70組成；所述感光片61設(shè)有轉(zhuǎn)軸12的端部，光電測速器60與感光片61對(duì)應(yīng)放置；電磁制動(dòng)器50穿過轉(zhuǎn)軸12設(shè)于與感光片61相對(duì)的另一側(cè)轉(zhuǎn)軸12上。圖7是本發(fā)明轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)工作流程圖，首先是利用光電測速器60感測轉(zhuǎn)軸12端部的感光片61，數(shù)據(jù)采集儀62采集轉(zhuǎn)速信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”，同時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)作為“轉(zhuǎn)速反饋”傳輸至噴流控制系統(tǒng)軟件中，噴流控制系統(tǒng)通過計(jì)算葉輪30當(dāng)前轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速差，判斷是否滿足容差(誤差限)要求，若滿足則保持此狀態(tài)；若不滿足則采用剎車、噴流控制相結(jié)合的方法進(jìn)行調(diào)整，所述剎車功能主要是通過電磁制動(dòng)器50實(shí)現(xiàn)，根據(jù)電磁鐵的工作原理，利用軟件控制電路的通斷，通電時(shí)抱緊，斷電時(shí)松開；所述噴流控制利用控制器25控制調(diào)節(jié)閥24的氣體流量和氣源23的壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，最終達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)范圍；凡其他未脫離本發(fā)明所揭示的實(shí)質(zhì)下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，結(jié)構(gòu)主要包括動(dòng)力源、轉(zhuǎn)軸(12)、葉輪(30)、配重漿片(40)，其特征在于:所述動(dòng)力源為一非接觸式動(dòng)力源。
2.如權(quán)利要求1所述的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，其特征在于:所述非接觸式動(dòng)力源為一噴流控制系統(tǒng)，主要包括噴嘴固定裝置、噴嘴(22)、氣源(23)、調(diào)節(jié)閥(24)、控制器(25);所述葉輪(30)與噴嘴(22)對(duì)應(yīng)設(shè)置；所述氣源(23)與噴嘴固定裝置(20)連接；控制器(25)控制調(diào)節(jié)閥(24)從而控制氣體流量和壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，其特征在于:所述噴嘴固定裝置為一噴嘴環(huán)形支架(20)，(20)內(nèi)部為空腔，且與氣源(23)連接，內(nèi)側(cè)分布有噴嘴(22)。
4.如權(quán)利要求3所述的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，其特征在于:所述分布于噴嘴環(huán)形支架(20)內(nèi)側(cè)的噴嘴(22)，為等角度分布，數(shù)量是8個(gè)。
5.如權(quán)利要求2所述的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，其特征在于:所述噴嘴固定裝置為一組固定肋條(200)，端部與軸承(13)連接，中部與噴嘴環(huán)形支架(20)固定連接，構(gòu)成菱形封閉框架，葉輪(30)可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置于菱形封閉框架內(nèi)部中心位置。
6.如權(quán)利要求5所述的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，其特征在于:所述固定裝置(200)上設(shè)有懸掛吊耳(201)。
7.如權(quán)利要求1 6中的任一項(xiàng)所述的翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，可作為動(dòng)力裝置非接觸地驅(qū)動(dòng)并控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)子效應(yīng)模擬裝置，克服了傳統(tǒng)裝置中采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬轉(zhuǎn)子效應(yīng)的不足，其特征在于結(jié)構(gòu)主要包括噴流控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速測量控制系統(tǒng)；所述噴流控制系統(tǒng)主要包括噴嘴固定裝置、噴嘴22、氣源23、調(diào)節(jié)閥24、控制器25；其有益效果為本發(fā)明采用噴流控制系統(tǒng)作為翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)的非接觸式動(dòng)力源，這種裝置為非接觸式連接，減少了連接元件和間隙，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、控制方便，能有效模擬轉(zhuǎn)子效應(yīng)。
文檔編號(hào)G01M15/00GK103185668SQ20111044493
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者邱濤, 張亮, 張發(fā)明 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所