風洞試驗段迎角機構旋轉中心的檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風洞試驗段迎角機構旋轉中心的檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在航空航天領域中，許多飛行數據都需要先通過風洞設備進行高空及外太空的模擬試驗獲得。風洞中的一個關鍵部段為試驗段，試驗段的內部的核心裝置為迎角機構，通過迎角機構來檢測風洞的使用效能能否可靠地為飛行器的研制準確定型，其作用不可替代。迎角機構處在試驗段的中部，如圖1所示，迎角機構中包括了由上部支架11、中部支架12和下部支架13構成的彎刀支板1，彎刀支板I夾持于上、下軌道架中。飛行器按比例縮小制作成試驗模型后，先安裝在高精度的標準支桿上，再連同標準支桿套插進彎刀支板I的中部支架12中心孔內固定，在上軌道架中的油缸推動下，迎角機構沿上、下軌道架上的精密圓弧導軌在試驗段內逆著風洞中釋放出的暫沖或連續氣流，沿圖1中的箭頭方向作精準的正、負攻角運作。
[0003]上述彎刀支板的正負攻角運作指的是以平行于風洞軸線的垂直立面作為衡量基準，圍繞著處在風洞軸線上的圓心，在風洞軸線所在的鉛垂面內所作的圓弧運動(如圖1箭頭所示)。在試驗段安裝過程中，其上、下導軌架裝配精度愈高，迎角機構在其兩側的圓弧導軌夾持下作圓弧運行時的旋轉中心就越接近于理論的位置中心，那么，安裝于彎刀支板I的中部支架12上的飛行器模型在風洞模擬流場中通過精密傳感器采集到的氣動數據就愈接近于真實狀態，這將大大縮短飛行器從型號試驗到產品誕生的周期。
[0004]綜上可看出，在試驗段于風洞軸線上安裝完成后，均要實測出迎角機構旋轉中心的真實位置，以檢驗其與理論中心的重合度。如若重合度超差，則說明試驗段相關位置上的安裝精度達不到要求，就需對試驗段安裝工序進行分析并針對原因實施相關安裝位置向減小重合度偏差方向上的重新安裝及調整，直至迎角機構旋轉中心與理論中心的偏差控制在設計要求范圍內。
[0005]現有的檢測方法中，可以采用DJl光學經瑋儀結合DSl級精度水準儀進行測量。該方法所測數據受彎刀支板位置狀態影響較大，擬合出的旋轉中心點只能是參考性的。因而，據該測量方法得出的結果，只能用作憑經驗判斷趨勢來調校試驗段安裝狀態，不是完全精準的數據。
[0006]還有一種方法是將芯棒定位于彎刀支板中心孔內進行檢測。該方法操作起來比上一種方便，但是由于芯棒往往較長，其本身蘊含著的加工殘余應力引起的變形較大，該種方式實施起來所造成的測量偏角誤差可能超過第一種方法，所得出的數據也只能供參考。
[0007]另外還有一種方法是近期出現的用激光跟蹤儀進行施測。這種測量方式精確，得出的結果與真實狀態相吻合度較高。但該方法只能用作最終產品的檢驗，不適于在試驗段調整安裝中作為時刻借鑒的依據來校核產生的過程偏差。這是因為該種方式采集數據點眾多，還要經過電腦對采集的數據進行分析才能出結果，整個環節周期長，滿足不了試驗段安裝過程中對測量的瞬時需求。
【發明內容】
[0008]本發明提供了一種風洞試驗段迎角機構旋轉中心的檢測裝置及方法，使測量過程更加直觀、簡捷，并且建立出誤差小，穩定性高的基準，使工程技術人員在實施中便于正確把握調校程度，以及可以明確消除偏差所應采取的措施。
[0009]本發明風洞試驗段迎角機構旋轉中心的檢測裝置，包括具有水平延伸結構的支撐定位結構，支撐定位結構上設有可使水平延伸結構作豎直移動的導向結構，水平延伸結構的延伸端設有檢測定位結構，以及與所述檢測定位結構相對應設置于風洞試驗段迎角機構的彎刀支板處可隨彎刀支板作正負攻角弧形運動的測量裝置。
[0010]在對迎角機構旋轉中心檢測時，通過水平延伸結構延伸端的檢測定位結構可實現將迎角機構的理論旋轉中心實體化，直觀地將理論旋轉中心顯示在了風洞試驗段的空間中，其建立的方法非常簡捷適用，精度高，穩定性好，然后測量檢測定位結構和設于迎角機構彎刀支板上的測量裝置之間的距離，并與設計距離比對，根據測量距離是否在允許誤差范圍內來判斷迎角機構的旋轉是否有偏差。本發明的檢測裝置極大簡化了測量工序，而且不會受到調整次數影響，能夠重復利用，直至完成試驗段的精調，相比現有的各種方法每調整一次都需要重新架設儀器、重新找正的繁瑣過程，大幅減少了操作人員，縮短了實施周期，降低了勞動強度，節約了成本，而且該檢測裝置可以應用于風洞中各種跨、超聲速風洞迎角機構回轉中心的確定，通用性強。
[0011]具體而言，上述檢測裝置中的支撐定位結構可包括連接有水平延伸結構的固定基架，水平延伸結構包括可沿固定基架上的豎直導向結構移動的滑塊座，以及與滑塊座固定并在延伸端設有所述檢測定位結構的測量桿。例如，固定基架可以是一種由工字鋼立柱及下部的直角板組成的直角尺狀結構，工字鋼立柱的腹板面在風洞中為垂直迎風面，腹板上沿其縱向中心線精加工有所述的導向結構。滑塊座可沿固定基架上的導向結構上下移動調整高度。通過固定基架在橫、縱向位置和滑塊座在豎向位置的空間三維定位，就可以使與滑塊座固定的測量桿上的檢測定位結構定位于風洞試驗段空間中迎角機構的理論旋轉中心處。
[0012]優選的，所述的測量桿與滑塊座以相配合的錐體和錐孔結構定位連接。利用錐體和錐孔結構之間的自定位和自鎖功能，能夠很方便的實現準確定位。
[0013]進一步的，在水平延伸結構上設有用于保持其穩定并可調節高度的支撐桿。支撐桿可以為一個端頭帶有螺紋的圓鋼型調節桿，有利于對水平延伸結構的穩定和一定的輔助高度調節作用。
[0014]優選的，所述測量桿的檢測定位結構為球體結構；所述的測量裝置具有一端用于與彎刀支板連接的基體，另一端設有與測量桿的檢測定位結構相對應的球形測量端。球體具有端面上任意點的半徑相同的特點，因此可以很方便的確定和檢測球體結構的檢測定位結構和與檢測定位結構對應的球形測量端之間的距離。
[0015]進一步的，所述測量裝置與彎刀支板間以相配合的錐體和錐孔結構定位連接，同樣可以方便、快捷的對測量裝置進行定位和固定。
[0016]本發明采用上述檢測裝置對風洞試驗段迎角機構旋轉中心進行檢測的方法，步驟包括:
[0017]a.將上述檢測裝置中的支撐定位結構上水平延伸的檢測定位結構通過在空間的三維方向調整置于迎角機構在風洞軸線上的理論旋轉中心點；
[0018]b.將所述與支撐定位結構中的檢測定位結構相對應的測量裝置定位設置于迎角機構的彎刀支板的中心處；
[0019]c.使測量裝置隨彎刀支板作正負攻角弧形運動，測量其在運動過程中與檢測定位結構的測量點之間的距離，并將該距離與設計距離比對，通過調整支撐定位結構上水平延伸的檢測定位結構的位置，使其與測量裝置的測量點之間距離的偏差在設計允許的范圍內。
[0020]進一步的，當所述水平延伸的檢測定位結構和測量裝置均為球體結構時，使水平延伸端的球體檢測定位結構的球體水平延伸端點位于風洞的理論旋轉中心點，測量所述的水平延伸端點與測量裝置測量點之間的距離為測量其兩相對球面間的距離。
[0021]本發明風洞試驗段迎角機構旋轉中心的檢測裝置及方法，可將迎角機構的理論旋轉中心實體化，使測量過程更加直觀、簡捷，并且建立出了誤差小，穩定性高的基準，極大地簡化了測量工序，非常明顯的縮短了實施周期，減少了操作人員，降低了勞動強度，大幅度節約了各方面的成本。并且該檢測裝置可以應用于風洞中多種跨、超聲速風洞迎角機構回轉中心的確定，通用性強。
[0022]以下結合實施