飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量技術(shù)，具體涉及一種飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空間飛行器全物理地面仿真試驗對于飛行器的研制具有重要的意義，其核心設(shè)備 是基于氣浮球軸承構(gòu)建的氣浮仿真系統(tǒng)，在仿真設(shè)計中需要對系統(tǒng)的慣量特性進行測量和 調(diào)整，使之滿足設(shè)計要求，因此針對飛行器模擬氣浮轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動慣量的測量與調(diào)整方法的研 究具有重要的意義。
[0003] 經(jīng)檢索文獻發(fā)現(xiàn)，李季蘇、牟小剛等在論文"大型衛(wèi)星三軸氣浮臺全物理仿真系 統(tǒng)"（見《控制工程》，2001年，第3期，頁碼22-26)中介紹了一種大型衛(wèi)星三軸氣浮臺全物 理仿真系統(tǒng)的組成、技術(shù)指標和用途等。
[0004] 中國發(fā)明專利【申請?zhí)枴緾N201410484621. 1，專利名稱為"一種在線測量回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動 慣量的方法及裝置"，將待測回轉(zhuǎn)體與測量設(shè)備相連，通過安裝不同的標準慣量盤，時間同 步系統(tǒng)控制執(zhí)行落體實驗，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄位移數(shù)據(jù)，從而獲得被測回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動慣量， 但該方法不適用于氣浮臺轉(zhuǎn)動慣量的測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置及方法，原理 簡單、工程上易于實現(xiàn)、便于維護。
[0006] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0007] -種飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置，包括基座、氣浮軸承副、實驗臺面、 兩個桁架、臺下掛艙和桁架慣量調(diào)整模塊；氣浮軸承副安裝在基座上，實驗臺面安裝在氣浮 軸承副上，桁架安裝在實驗臺面兩側(cè)，臺下掛艙安裝在實驗臺面的下面，桁架慣量調(diào)整模塊 安裝在桁架上；所述的兩個桁架對稱安裝在實驗臺面的兩側(cè)。
[0008] 本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：
[0009] 采用如上所述的飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置得出的一種飛行器模擬 氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量方法，步驟為：
[0010] 第一步：粗調(diào)整，采用理論計算的方式，在計算機設(shè)計模型上進行慣量的預(yù)分配， 選擇或更換適當(dāng)規(guī)格的配重塊并安裝在桁架慣量調(diào)整模塊上；裝配重塊時，需在桁架兩端 圓盤處成對安裝；
[0011] 第二步：在設(shè)備安裝好之后，測量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量：
[0012] 將臺體浮起并經(jīng)過水平調(diào)整后，采用飛輪驅(qū)動，使氣浮臺產(chǎn)生一個角加速度a :， 則飛輪對氣浮臺施加的推力矩M為：
[0013] M = Ja j (1)
[0014] 若氣浮臺受力時間為At，則式（1)改寫成
[0015]JA〇1=MAt(2)
[0016] 式中：J--氣浮臺轉(zhuǎn)動慣量；
[0017]A%--氣浮臺在M的作用下，角速度的增量；
[0018]由于推力矩M未知，為求轉(zhuǎn)動慣量J的值，還需在氣浮臺上附加已知質(zhì)量，附加質(zhì) 量對氣浮臺的附加轉(zhuǎn)動慣量也是已知的，該附加質(zhì)量由配重塊代表，再進行上述測試，由此 得式（3)
[0019] (J+AJ)Ao2=MAt(3)
[0020] 式中：AJ--已知附加的轉(zhuǎn)動慣量；
[0021]A?2--氣浮臺有附加質(zhì)量時在M的作用下，角速度的增量；
[0022] 兩次測試中M、At保持不變，聯(lián)合（2) _(3)式，得：
[0023]JA?1= (J+AJ)A? 2 (4)
[0024] 則有
[0025]
(5)
[0026] 由于AJ已知，兩次測試中的角速度增量A%、A?2通過測量得到，即為兩次測 量時最大角速度，則由（5)式求出氣浮臺的轉(zhuǎn)動慣量。
[0027] 第三步：根據(jù)計算的轉(zhuǎn)動慣量和預(yù)期設(shè)定值進行比較，并在桁架兩端圓盤處成對 增減質(zhì)量塊。
[0028] 本發(fā)明的優(yōu)點和特點：
[0029] 本發(fā)明適用于氣浮臺轉(zhuǎn)動慣量的測量，原理簡單，采用在實驗臺兩側(cè)掛裝桁架的 方式，便于安裝維護，工程上易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0030] 圖1是飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置的側(cè)視圖；
[0031] 圖2是飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置俯視圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。
[0033] 實施例1
[0034] 結(jié)合圖1-2, 一種飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置，包括基座1、氣浮軸承 副2、實驗臺面3、兩個桁架4、臺下掛艙5和桁架慣量調(diào)整模塊6 ;氣浮軸承副2安裝在基座 1上，實驗臺面3安裝在氣浮軸承副2上，桁架4安裝在實驗臺面3兩側(cè)，臺下掛艙5安裝 在實驗臺面3的下面，桁架慣量調(diào)整模塊6安裝在桁架4上?；?為整個系統(tǒng)的承載基 礎(chǔ)，實驗臺面3是試驗載荷的安裝區(qū)域，預(yù)留了各種安裝支架的安裝基準和固定螺孔，臺下 掛艙5可以安放電池、工控機及變壓器等電氣配套裝置，也可以用來增減質(zhì)量塊進行慣量 調(diào)整，兩個桁架4對稱安裝在實驗臺面3的兩側(cè)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計原理簡單、加工運輸拆卸方 便；桁架4上設(shè)計有安裝面，可以安裝沒有安裝精度要求的設(shè)備；安裝在桁架4上的桁架慣 量調(diào)整模塊6可以安裝不同質(zhì)量的配重塊，配重塊的安裝位置可以前后調(diào)整，從而提高轉(zhuǎn) 動慣量調(diào)整的靈活性，實現(xiàn)不同慣量的調(diào)整。
[0035] 實施例2
[0036] 采用如實施例1所述的的飛行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量裝置得出的一種飛 行器模擬氣浮臺慣量調(diào)節(jié)與測量方法，步驟為：
[0037] 第一步：粗調(diào)整，采用理論計算的方式，在計算機設(shè)計模型上進行慣量的預(yù)分配， 選擇或更換適當(dāng)規(guī)格的配重塊并安裝在桁架慣量調(diào)整模塊上；裝配重塊時，需在桁架兩端 圓盤處成對安裝；
[0038] 第二步：在設(shè)備安裝好之后，測量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量：
[0039]將臺體浮起并經(jīng)過水平調(diào)整后，采用飛輪驅(qū)動，使氣浮臺產(chǎn)生一個角加速度a:， 則飛輪對氣浮臺施加的推力矩M為：
[0040] M=Jaj(1)
[0041] 若氣浮臺受力時間為At，則式（1)改寫成
[0042]JA〇1=MAt(2)
[0043] 式中：J--氣浮臺轉(zhuǎn)動慣量；
[0044]A --氣浮臺在M的作用下，角速度的增量；
[0045]由于推力矩M未知，為求轉(zhuǎn)動慣量J的值，還需在氣浮臺上附加已知質(zhì)量，附加質(zhì) 量對氣浮臺的附加轉(zhuǎn)動慣量也是已知的，該附加質(zhì)量由配重塊代表，再進行上述測試，由此 得式（3)
[0046] (J+AJ)Ao2=MAt(3)
[0047] 式中：AJ--已知附加的轉(zhuǎn)動慣量；
[0048] A?2--氣浮臺有附加質(zhì)量時在M的作用下，角速度的增量；
[0049] 兩次測試中M、At保持不變，聯(lián)合（2) _(3)式，得：
[0050]JA?1= (J+AJ)A? 2 (4)
[0051] 則有
[0052]
(5)
[0053] 由于AJ已知，兩次測試中的角速度增量A%、A?2通過測量得到，