一種鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]“馬格努斯效應(yīng)”指當(dāng)飛行器在有攻角飛行狀態(tài)時(shí)，由于繞體軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與橫向流動(dòng)的作用，所受到的垂直于來(lái)流和轉(zhuǎn)軸的側(cè)向氣動(dòng)力及力矩效應(yīng)。馬格努斯力雖然量值不大，但對(duì)不同飛行馬赫數(shù)和不同攻角條件下的旋轉(zhuǎn)彈的動(dòng)穩(wěn)定性有重要影響。
[0003]在飛行中繞自身彈體軸線旋轉(zhuǎn)的戰(zhàn)術(shù)火箭彈分為兩類，一類是無(wú)控旋轉(zhuǎn)彈，一類是有控(鴨舵控制，鴨舵也可稱為前舵)旋轉(zhuǎn)彈。在1.2米量級(jí)風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，受風(fēng)洞流場(chǎng)均勻區(qū)的限制，模型尺寸較小。對(duì)于大長(zhǎng)徑比的旋轉(zhuǎn)彈，若要滿足試驗(yàn)要求，傳統(tǒng)解決方法是截短彈體等直段的長(zhǎng)度，并將模型直徑盡量做大。這種方法基于忽略氣流經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度不等的彈身后對(duì)尾翼影響的差異，這種方法經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)彈射擊證明是比較可靠的。而對(duì)于大長(zhǎng)徑比的有控旋轉(zhuǎn)彈，由于鴨舵的存在，有攻角時(shí)鴨舵會(huì)對(duì)尾翼產(chǎn)生洗流，洗流的狀態(tài)也隨彈身長(zhǎng)短的不同有著不可忽略的變化，因此對(duì)于大長(zhǎng)細(xì)比有控火箭彈截短彈身等直段長(zhǎng)度的方法并不可取。另外，若將模型做大，保證長(zhǎng)徑比不變，試驗(yàn)?zāi)Ｐ烷L(zhǎng)度就會(huì)隨之增大，但這樣只能減小攻角范圍，并不能達(dá)到型號(hào)設(shè)計(jì)方案的要求。
[0004]在現(xiàn)今1.2米量級(jí)風(fēng)洞的馬格努斯效應(yīng)試驗(yàn)裝置大多是針對(duì)小長(zhǎng)徑比旋轉(zhuǎn)彈的自旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，即通常使用尾支撐方式，模型內(nèi)部安裝測(cè)力天平，測(cè)量吹風(fēng)時(shí)模型受到的氣動(dòng)力和力矩，在試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)部設(shè)計(jì)軸承結(jié)構(gòu)，使得導(dǎo)彈或旋轉(zhuǎn)尾翼可以自由旋轉(zhuǎn)，部分地模擬導(dǎo)彈飛行時(shí)的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，這種方法有三個(gè)不足:1)轉(zhuǎn)速難以真實(shí)模擬;2)導(dǎo)彈轉(zhuǎn)速隨攻角變化而變化即轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定;3)鴨舵偏轉(zhuǎn)對(duì)導(dǎo)彈控制力的施加難以真實(shí)模擬。
[0005]對(duì)于少量的強(qiáng)迫旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)外主要采用以下幾種驅(qū)動(dòng)模型旋轉(zhuǎn)的方法:
[0006]I)渦輪驅(qū)動(dòng)。用裝在支桿上的噴嘴噴出的高速氣流推動(dòng)渦輪，從而使與渦輪連在一起的模型旋轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是需用功率較少，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量采用增速法有噴氣影響，減速法經(jīng)濟(jì)性不好，多用于單獨(dú)彈體試驗(yàn)。
[0007]2)吹氣驅(qū)動(dòng)。在翼面?zhèn)认虬惭b一個(gè)可以對(duì)翼面垂直吹氣的裝置，高壓氣經(jīng)噴嘴產(chǎn)生的射流強(qiáng)迫翼面帶動(dòng)模型旋轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量采用增速法有噴氣影響，減速法經(jīng)濟(jì)性不好，僅適用于有翼面的組合體模型。
[0008]3)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。一般采用轉(zhuǎn)速可以控制的氣動(dòng)電動(dòng)機(jī)、變頻電動(dòng)機(jī)或一般電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)模型旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)一般放在風(fēng)洞外，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)模型，電動(dòng)機(jī)尺寸不受限制，功率大，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于翼面阻尼大的模型試驗(yàn)。電動(dòng)機(jī)也放在風(fēng)洞內(nèi)直接與模型連接，但電動(dòng)機(jī)尺寸必須很小，多用于小長(zhǎng)徑比的無(wú)控旋轉(zhuǎn)模型；到目前為止，在大長(zhǎng)徑比的有控旋轉(zhuǎn)彈模型上并沒(méi)有得到應(yīng)用；同時(shí)，為了更為逼真地模擬有控旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈在空中飛行過(guò)程中自身旋轉(zhuǎn)和鴨舵偏轉(zhuǎn)的有效組合，在此基礎(chǔ)上增加對(duì)鴨舵控制的設(shè)計(jì)則更是處于空白階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的自轉(zhuǎn)和前舵的偏轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的氣動(dòng)力和力矩的測(cè)量，本發(fā)明還特別適用于實(shí)現(xiàn)大長(zhǎng)徑比試驗(yàn)導(dǎo)彈模型在1.2米量級(jí)亞跨超聲速風(fēng)洞中的測(cè)力試驗(yàn)。
[0010]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0011]—種鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置，包括:
[0012]尾支桿；
[0013]試驗(yàn)導(dǎo)彈模型，其內(nèi)部具有空腔，且所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的前端封閉，后端敞開，其中，所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的后部套設(shè)在所述尾支桿的外側(cè)，與所述尾支桿之間不接觸，所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型具有可偏轉(zhuǎn)的前舵；
[0014]舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其連接至所述前舵，以驅(qū)動(dòng)所述前舵偏轉(zhuǎn)，且所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述空腔的前部；
[0015]測(cè)力天平，其設(shè)置在所述空腔的后部，且所述測(cè)力天平的后端連接至所述尾支桿的前端；
[0016]固定套筒，其設(shè)置在所述空腔的后部，且所述固定套筒的后端連接至所述測(cè)力天平的前端，所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在所述固定套筒外側(cè)；
[0017]自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在所述固定套筒的內(nèi)部，且所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出軸由所述固定套筒的前側(cè)開口伸出，并連接至所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型，以驅(qū)動(dòng)所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型自轉(zhuǎn)；
[0018]數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其通信連接至所述測(cè)力天平，以接收所述測(cè)力天平的測(cè)力數(shù)據(jù)。
[0019]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置中，所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)還與所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通信連接，以改變所述前舵的偏轉(zhuǎn)角度和所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)速率。
[0020]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置，還包括:
[0021]導(dǎo)電滑環(huán)，其設(shè)置在所述固定套筒內(nèi)，套設(shè)在所述動(dòng)力輸出軸上；
[0022]其中，所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述導(dǎo)電滑環(huán)電連接至所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)頻率來(lái)調(diào)節(jié)所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的所述前舵的偏轉(zhuǎn)頻率。
[0023]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置，還包括:
[0024]圓盤形構(gòu)件，其設(shè)置在所述空腔內(nèi)，以將所述空腔分隔成空腔的前部和空腔的后部，所述圓盤形構(gòu)件的外緣與所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型連接；
[0025]其中，所述動(dòng)力輸出軸連接至所述圓盤形構(gòu)件的中央位置，從而與所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型連接。
[0026]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置中，所述圓盤形構(gòu)件上設(shè)置有第一穿線孔;所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的線纜穿過(guò)第一穿線孔，并且所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分線纜電連接至所述導(dǎo)電滑環(huán)的動(dòng)子。
[0027]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置中，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)法蘭固定于所述固定套筒內(nèi)，所述法蘭上具有第二穿線孔;所述測(cè)力天平和所述尾支桿均為前后貫通的中空結(jié)構(gòu)；所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一部分線纜依次穿過(guò)第二穿線孔，再與所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的線纜一起，依次穿過(guò)所述固定套筒、所述測(cè)力天平和所述尾支桿的內(nèi)部，再電連接至所述數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。
[0028]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置中，所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型包括彈頭和彈身，其中，所述彈身由從前向后依次設(shè)置的第一段彈身、第二段彈身和第三段彈身構(gòu)成，其中，所述彈頭和所述第一段彈身之間以及所述第二段彈身和所述第三段彈身之間均為可拆卸地連接，所述前舵設(shè)置于所述第一段彈身，所述圓盤形構(gòu)件設(shè)置于所述第一段彈身和所述第二段彈身之間，與所述第一段彈身和所述第二段彈身均為可拆卸地連接，所述第二段彈身套設(shè)于所述固定套筒外側(cè)，所述測(cè)力天平設(shè)置于所述第三段彈身，所述第三段彈身還可拆卸地設(shè)置有尾翼。
[0029]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置中，所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型包括兩個(gè)配重環(huán)，在所述彈身開設(shè)有兩個(gè)環(huán)形槽;各配重環(huán)設(shè)置在一個(gè)環(huán)形槽內(nèi)；一個(gè)環(huán)形蓋板封閉一個(gè)環(huán)形槽，從而使所述彈身的外型平滑過(guò)渡。
[0030]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置，還包括:
[0031]支撐架；
[0032]其中，所述尾支桿設(shè)置于所述支撐架上。
[0033]優(yōu)選的是，所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置中，所述試驗(yàn)導(dǎo)彈模型為大長(zhǎng)徑比試驗(yàn)導(dǎo)彈模型。
[0034]本發(fā)明所述的鴨式布局旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)裝置具有以下有益效果:
[0035](I)本發(fā)明將舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的空腔的前部，試驗(yàn)導(dǎo)彈模型可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在固定套筒上，而將自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在固定套筒的內(nèi)部，當(dāng)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，則試驗(yàn)導(dǎo)彈模型攜帶著舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)做相對(duì)于固定套筒做繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)，即本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)，并且隨著自轉(zhuǎn)，前舵可以在舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，測(cè)力天平實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)力數(shù)據(jù)的測(cè)量。本發(fā)明能夠滿足帶舵試驗(yàn)導(dǎo)彈模型在1.2米量級(jí)風(fēng)洞中進(jìn)行強(qiáng)迫旋轉(zhuǎn)馬格努斯效應(yīng)等動(dòng)態(tài)測(cè)力試驗(yàn)的要求，特別適用于長(zhǎng)徑比為20以上的試驗(yàn)導(dǎo)彈模型。
[0036](2)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)可以向舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸入控制信號(hào)，以改變前舵的偏轉(zhuǎn)角度和試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的自轉(zhuǎn)速率，從而實(shí)現(xiàn)在不同試驗(yàn)條件下對(duì)測(cè)力數(shù)據(jù)的測(cè)量。
[0037](3)本發(fā)明中，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還電連接至自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，接收自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)，根據(jù)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)來(lái)了解試驗(yàn)導(dǎo)彈模型的