[发明专利]一种适用于马赫数8.0下的滚转强迫振动动导数试验装置

权利要求书

1.一种适用于马赫数8.0下的滚转强迫振动动导数试验装置，其特征在于，包括：驱动装置、水冷装置、支撑装置、运动转换装置、力矩传递装置、滚转铰链、五分量动态天平；驱动装置作为整个试验装置的动力源，水冷装置为驱动装置提供正常工作环境，通过支撑装置将整个试验装置安装在风洞内；同时，支撑装置为驱动装置、水冷装置、运动转换装置提供安装支撑；运动转换装置将驱动装置的输出转换成简谐运动并传递至力矩传递装置，滚转铰链一端连接力矩传递装置，一端与支撑装置连接，通过滚转铰链测量力矩传递装置的角位移；五分量动态天平安装在力矩传递装置的前端，力矩传递装置带动五分量动态天平做简谐运动，由五分量动态天平测量安装在其前端试验模型的力矩信号；所述的水冷装置包括水冷套主体（20）、水冷套外壳（23）、水冷套凸起块（25）和水冷套管嘴（26）；所述的水冷套主体（20）为中空结构且分为两部分，一部分与支撑装置连接，内部放置减速器；另一部分内腔与电机表面贴合，内腔外套装水冷套外壳（23）并与水冷套外壳（23）之间形成水流冷却空间，水冷套管嘴（26）通过水冷套凸起块（25）安装在水冷套外壳（23）上；通过水流冷却空间以及水冷套管嘴（26）保证电机外表面四周充满水且处于流动状态；所述的水冷装置的横截面积小于风洞试验段横截面积的5%。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：还包括安装在水冷套主体（20）与水冷套外壳（23）之间的水冷套隔板（24），通过水冷套隔板（24）保证水流冷却空间内的水均匀流动。

3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：水冷套隔板（24）位于两个水冷套管嘴（26）中间位置；水冷套隔板（24）一侧焊接在水冷套主体（20）上，另一侧与水冷套外壳（23）内表面缝隙为0.5mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的滚转铰链（15）通过四根对称分布的梁两端连接中空圆柱配合面构成，所述的四根对称分布的梁厚度一致，且范围0.8mm-1.2mm；其中位于后端的圆柱配合面的内外孔直径均大于前端圆柱配合面的内外直径；后端圆柱配合面的外表面用于与支撑装置连接；前端圆柱配合面的内表面用于连接力矩传递装置。

5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于：两端配合面的长度不少于15mm。

6.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于：后端的圆柱配合面的内外直径分别较前端圆柱配合面内外孔直径至少大2mm。

7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的力矩传递装置包括滚转传动杆（3）、轴承、摆动筒（35）；滚转传动杆（3）通过轴承安装在支撑装置内腔，相对支撑装置做简谐运动；滚转传动杆（3）穿过滚转铰链（15）内腔并与滚转铰链（15）前端圆柱面内孔连接；滚转传动杆（3）的前端连接五分量动态天平（1），后端与摆动筒（35）通过锥面配合方式定位连接；摆动筒（35）通过运动转换装置驱动。

8.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的运动转换装置包括偏心轴（27）、支撑轴承、驱动轴承；偏心轴（27）后端和驱动装置连接，偏心轴通过支撑轴承安装在支撑装置内孔中，偏心轴前端安装驱动轴承，驱动摆动筒（35）做简谐运动。

9.根据权利要求1或8所述的试验装置，其特征在于：所述的支撑装置包括支杆（6）、连接轴（13）、弯刀连接头（17）、整流锥（39）；弯刀连接头（17）由连接头和带有中空内腔的支撑结构组成；其中，连接头安装在风洞弯刀上，支撑结构的后端连接水冷装置和驱动装置，支撑结构的前端与连接轴（13）连接；所述的连接轴（13）为中空偏心结构，其后端空腔内安装运动转换装置，前端内腔安装支杆（6）；支杆（6）为中空结构，其内腔用于安装力矩传递装置和滚转铰链；整流锥（39）安装在连接轴的前端面且与支杆（6）外锥面配合。

10.根据权利要求8所述的试验装置，其特征在于：偏心轴的偏心距通过下述方式确定：

首先，根据试验模型气动力和运动惯性力以及驱动装置的输出扭矩，确定支撑装置连接轴内腔的偏心距；

然后，根据上述连接轴内腔的偏心距结合需要的简谐运动振幅确定运动转换装置的偏心距。