[发明专利]一种飞行器空气舵性能评价方法

权利要求书

1.一种飞行器空气舵性能评价方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)、获得空气舵系统等效到舵机作动杆轴线上的线刚度K_la，表达式如下：

其中：K_l为传动机构等效到舵机作动杆轴线上的线刚度；K_s为舵机本体等效到舵机作动杆轴线上的线刚度；K_base为空气舵系统基础刚度等效到舵机作动杆轴线上的线刚度；K_cont为传动机构各零部件之间以及传动机构和舵机连接处的接触刚度等效到舵机作动杆轴线上的线刚度；

步骤(2)、根据线刚度K_la获得空气舵全舵偏角范围内的动刚度f_r，表达式如下：

其中：J_r为空气舵系统对舵轴轴线的转动惯量，K_r为空气舵系统等效到舵轴轴线的扭转刚度，表达式如下：

K_r＝K_la·i_lo²

其中：i_lo为舵机作动杆伸长速度V_r和舵面转动角速度ω_d之比；

步骤(3)、通过空气舵传动机构承载能力测试获得空气舵系统中要求位置的应力和应变值；

步骤(4)、通过空气舵传动机构传递函数测试获得空气舵系统中传动机构的传递函数；

步骤(5)、通过空气舵传动机构摩擦性能测试获得不同载荷下的空气舵舵轴支撑轴承的摩擦力和传动机构的综合摩擦力。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器空气舵性能评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中传动机构等效到舵机作动杆轴线上的线刚度K_l通过如下公式得到：

式中，Ly为传动机构摇臂长度；E_y为传动机构摇臂材料弹性模量；I_ey为传动机构摇臂等效惯性矩；Lz为舵机支座高度；γ_z为舵机支座结构对称面和舵机作动杆轴线的夹角；E_Z为舵机支座弹性模量；I_ez为舵机支座等效惯性矩；θ为传动机构摇臂和舵机作动杆轴线的夹角；La为舵轴有效长度；G_a为舵轴材料剪切模量，其值为G_a＝E_a/2(1+ν_a)，其中E_a为舵轴材料弹性模量，ν_a为舵轴材料泊松比；I_a为舵轴截面极惯性矩。

3.根据权利要求1所述的一种飞行器空气舵性能评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中空气舵系统基础刚度等效到舵机作动杆轴线上的线刚度K_base通过如下公式得到：

式中，Lc为轴承支座高度；γ_c为轴承支座结构对称面和舵机作动杆轴线的夹角；Lz为舵机支座高度；γ_z为舵机支座结构对称面和舵机作动杆轴线的夹角；K_{c_base}为轴承支座的基础刚度；K_{z_base}为舵机支座的基础刚度。

4.根据权利要求3所述的一种飞行器空气舵性能评价方法，其特征在于：所述轴承支座的基础刚度K_{c_base}和舵机支座的基础刚度K_{z_base}通过如下方法获得：

步骤(1.1)、利用有限元软件建立空气舵系统有限元模型，并设置空气舵系统中各个零部件的单元属性；

步骤(1.2)、定义空气舵传动机构各连接处的约束方式和传动关系，将空气舵传动机构轴承支座和舵机支座刚化，即将空气舵传动机构轴承支座和舵机支座材料的弹性模量赋予实际值的8～15倍，在空气舵传动机构轴承支座和舵机支座上施加舵机推力方向的单位力，得到所述支座在力作用点位置处的变形，等效成所述支座根部的弯矩和扭转角，弯矩与扭转角的比值即为支座的基础刚度，即空气舵传动机构轴承支座的弯矩与扭转角的比值为K_{c_base}，舵机支座的弯矩与扭转角的比值为K_{z_base}。