[发明专利]高马赫数高动压大升力模型捕获轨迹试验的六自由度机构

说明书

一种高马赫数高动压大升力模型捕获轨迹试验的六自由度机构，包括三自由度平移机构、俯仰/偏航运动机构和滚转运动机构，所述的三自由度平移并联机构包括三组导轨基座、三组第一滑块、三组第一直线驱动机构、三组第一万向铰链、三根第一连杆，通过控制三个第一滑块的协调运动，进而使俯仰/偏航基座实现沿三个坐标轴的平移运动；所述的俯仰/偏航运动机构包括俯仰/偏航基座、三组第二直线驱动机构、三组第二滑块、三组转动铰链、三组第二万向铰链和三组第二连杆，所述的滚转运动机构包括滚转头、滚转头伺服电机、一对正齿轮、中空谐波减速器、联轴器和外挂物尾杆。本发明具有大运动行程、高承载能力和刚度，高运动精度的优点。

技术领域

本发明涉及一种高马赫数高动压大升力模型捕获轨迹试验的六自由度机构。

背景技术

捕获轨迹试验是一种研究外挂物与载机分离安全特性的特种风洞试验。其中六自由度机构是捕获轨迹试验系统中外挂物的支撑装置及其运动执行装置，是整个系统的核心部分。六自由度机构由计算机控制，为外挂物模型提供六个自由度(轴向X、侧向Y、法向Z、俯仰α、偏航β、滚转γ)的运动。六自由度机构各个方向的运动行程和运动精度直接影响捕获轨迹试验的精度和效果。目前，国外超声速风洞CTS系统以AEDC冯卡门实验室超声速CTS系统为代表，其风洞为连续式风洞，动压低、承受载荷小；国内，以FL-3、FD-12、FL-28风洞CTS系统为代表，暂冲式风洞动压高、冲击大；只能承担小载荷(小升力面)模型试验。国内外尚没有适用于暂冲式风洞M＝2～4时高动压条件下大升力面模型CTS试验的六自由度机构。

发明内容

为了解决了现有六自由度机构行程小、承载能力差及刚度差等问题，本发明的目的是：提供一种高马赫数高动压大升力模型捕获轨迹试验的六自由度机构，该装置用于高马赫数捕获轨迹试验中，模拟外挂物与载机分离状态的试验装置。

本发明的技术方案如下：一种高马赫数高动压大升力模型捕获轨迹试验的六自由度机构，包括三自由度平移机构、俯仰/偏航运动机构和滚转运动机构，所述的三自由度平移并联机构和俯仰/偏航运动机构连接，俯仰/偏航运动机构与滚转运动机构连接；

所述的三自由度平移并联机构包括三组导轨基座、三组第一滑块、三组第一直线驱动机构、三组第一万向铰链、三根第一连杆，三组导轨基座沿圆周平均间隔固定在风洞试验段上，每组导轨基座上安装有一组第一直线驱动机构，每组第一直线驱动机构与一个第一滑块连接，每个第一滑块与一根第一连杆的一端铰接，每根第一连杆的另外一端通过一组第一万向铰链与俯仰/偏航基座连接，第一直线驱动机构驱动其第一滑块沿风洞轴向运动，三根第一连杆通过第一万向铰链与第一滑块和俯仰/偏航基座连接。通过控制三个第一滑块的协调运动，进而使俯仰/偏航基座实现沿三个坐标轴的平移运动；

所述的俯仰/偏航运动机构包括俯仰/偏航基座、三组第二直线驱动机构、三组第二滑块、三组转动铰链、三组第二万向铰链和三组第二连杆，滚转头的底部平面圆周按平均间隔安装有三组第二万向铰链，俯仰/偏航基座沿径向平均间隔安装有三组第二直线驱动机构，每组第二直线驱动机构上安装有一个第二滑块，每组第二滑块通过一组转动铰链与第二连杆的一端连接，第二连杆的另外一端与一个第二万向铰链连接；

所述的滚转运动机构包括滚转头、滚转头伺服电机、一对正齿轮、中空谐波减速器、联轴器和外挂物尾杆，外挂物尾杆的末端插入到滚转头内，滚转头内安装有滚转头伺服电机、正齿轮、中空谐波减速器和联轴器，中空谐波减速器通过一对正齿轮与滚转头伺服电机连接，中空谐波减速器通过联轴器与外挂物尾杆的内轴连接，以实现外挂物绕其轴线的滚转运动。本发明的创新点和有益效果是：

(1)此六自由度机构采用七台伺服电机实现三个方向的直线运动和角运动。采用三自由度平移并联机构和三自由度两转动一平动并联机构的串联形式，实现除滚转外的其余五个自由度的运动。滚转运动使用谐波减速器实现。此形式在达到机构运动行程和风洞堵塞度的要求下，增加机构的整体承载能力和刚度，以满足外挂物的大载荷要求。