[发明专利]一种大气紊流模拟装置

说明书

本发明涉及一种大气紊流模拟装置，属于风洞试验领域。包括叶片、转轴、上部角接触球轴承、下部角接触球轴承、承力基座和驱动电机，承力基座沿轴向其内部为中空结构，转轴贯穿于承力基座的内腔，驱动电机的输出轴与转轴下端连接，转轴的上端与叶片固定连接，转轴的中间等直段的上、下端分别套有上部角接触球轴承和下部角接触球轴承，下部角接触球轴承的外环下端面与承力基座内腔的台阶紧密接触，上部角接触球轴承的外环上端面通过法兰与承力基座上端面紧密固定连接。本发明的装置中间传动环节少，减小了传动误差，提高了控制精度，能够对叶片进行连续稳定控制，为风洞试验提供了可靠的试验设备。

技术领域

本发明属于风洞试验领域，具体涉及一种大气紊流模拟装置。

背景技术

飞机在实际大气中飞行时，遇到的各种大气紊流干扰会对飞机的响应和载荷产生不利的影响, 严重时甚至危害到飞行安全。现代飞机设计中, 采用主动控制技术作为解决此问题的有效手段。在进行飞机大气紊流响应分析以及减缓主动控制系统设计时, 需对此系统的扰动输入即大气紊流干扰作合理的数学描述和物理模拟。因而, 大气紊流模拟装置在相关的风洞试验中将成为一个不可或缺的重要组成部分, 用来产生可控可调的大气紊流扰动, 实现对大气紊流扰动的合理模拟。

目前，大气紊流风洞模拟主要集中在大气边界层内紊流的模拟，一般采用尖劈加粗糙元的模拟方法，而对于飞机高空飞行时遇到的大气紊流风洞模拟还尚未开展研究，且尖劈加粗糙元的方法用于模拟高空大气紊流存在明显缺点，例如模拟紊流强度弱，模拟紊流空间范围小，模拟紊流强度不可控，因此，需要一种针对高空大气紊流特点设计高效的风洞大气紊流模拟装置。

发明内容

基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种大气紊流模拟装置，在风洞试验中用于模拟飞机高空飞行时遇到的不同强度的大气紊流。

本发明的技术方案是：一种大气紊流模拟装置，包括叶片、转轴、上部角接触球轴承、下部角接触球轴承、承力基座和驱动电机，所述的承力基座沿轴向其内部为中空结构，所述的承力基座的下端面与风洞下壁面固定连接，所述的转轴贯穿于承力基座的内腔，所述的驱动电机的输出轴通过联轴器与转轴下端连接在一起，所述的转轴的上端与叶片固定连接，所述的转轴的中间等直段的上端套有上部角接触球轴承，其下端套有下部角接触球轴承，所述的转轴的中间等直段的外壁套有轴承内环顶套，所述的承力基座的内腔与所述的转轴的中间等直段的相对应位置套有轴承外环顶套，并且所述的轴承内环顶套和轴承外环顶套的上、下端面位于上部角接触球轴承和下部角接触球轴承之间，所述的下部角接触球轴承的内环下端面与顶环固定连接，所述的下部角接触球轴承的外环下端面与所述的承力基座内腔的台阶紧密接触，所述的上部角接触球轴承的外环上端面通过法兰与所述的承力基座上端面紧密固定连接。

进一步的，所述的转轴的轴向采用阶梯结构。

进一步的，通过对驱动电机转动频率的控制，进而能够对叶片进行任意角速度、幅值和频率的摆动控制。

本发明的有益效果及优点：本发明的装置中间传动环节少，减小了传动误差，提高了控制精度，能够对叶片进行连续稳定控制，为风洞试验提供了可靠的试验设备。本发明对飞机高空飞行遇到的大气紊流的模拟具有现实意义，这种可控可调的大气紊流装置其应用前景十分广阔。

附图说明

图1为一种大气紊流模拟装置结构的剖面示意图。

其中，1、叶片，2、锁紧螺钉，3、转轴，4、压紧螺钉，5、法兰，6、上部角接触球轴承，7、轴承内环顶套，8、轴承外环顶套，9、承力基座，10、顶环，11、小圆螺母，12、联轴器，13、驱动电机，14、下部角接触球轴承。

具体实施方式

结合说明书附图列举出下述具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示，一种大气紊流模拟装置，包括叶片1、转轴3、上部角接触球轴承6、下部角接触球轴承14、承力基座9和驱动电机13，所述的承力基座9是整套装置的承力基础，沿轴向其内部为中空结构，所述的承力基座9的下端面与风洞下壁面固定连接，所述的转轴3贯穿于承力基座9的内腔，所述的驱动电机13的输出轴通过联轴器12与转轴3下端连接在一起，联轴器12采用挠性结构，能够适应一定的轴向安装偏差角，消除因加工和安装误差导致驱动电机13的输出轴和转轴3不同轴而引起的力和力矩干涉现象，转轴3的上端开设豁口，用于夹紧叶片1，并用锁紧螺钉2进行固定锁紧，所述的转轴3的轴向采用阶梯结构，所述的转轴3的中间等直段的上端套有上部角接触球轴承6，其下端套有下部角接触球轴承14，所述的转轴3的中间等直段的外壁套有轴承内环顶套7，所述的承力基座9的内腔与所述的转轴3的中间等直段的相对应位置套有轴承外环顶套8，并且所述的轴承内环顶套7和轴承外环顶套8的上、下端面位于上部角接触球轴承6和下部角接触球轴承14之间，轴承内环顶套7和轴承外环顶套8用于拉大上部角接触球轴承6和下部角接触球轴承14的布置间距，得以承担更大的弯矩；所述的下部角接触球轴承14的内环下端面布置顶环10，并用两个小圆螺母11进行锁紧，所述的下部角接触球轴承14的外环下端面与所述的承力基座9内腔的台阶紧密接触，所述的上部角接触球轴承6的外环上端面通过法兰5和压紧螺钉4与所述的承力基座9上端面紧密固定连接。通过对驱动电机13转动频率的控制，能够对叶片1进行连续稳定控制，并根据试验需求任意改变叶片1的摆动角速度、摆动幅值和摆动频率，为风洞试验提供了可靠的试验设备。