專(zhuān)利名稱(chēng)：一種瞬間啟動(dòng)的發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器測(cè)試和檢驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及的是一種瞬間啟動(dòng)的發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)等飛行器在裝備應(yīng)用之前，必須通過(guò)大量的地面試驗(yàn)和仿真試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)。由于半實(shí)物仿真試驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室中多次重復(fù)進(jìn)行，其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性越來(lái)越突出，在飛行器研制過(guò)程中所發(fā)揮的作用也越來(lái)越重要。先進(jìn)的仿真技術(shù)是飛行器研制以及改進(jìn)設(shè)計(jì)的重要手段之一，開(kāi)展和完善仿真模型可信性的研究對(duì)加速其研制定型、性能提高、縮短研制周期、節(jié)省人力、節(jié)約經(jīng)費(fèi)具有重要的意義。國(guó)內(nèi)外關(guān)于飛行器的仿真和試驗(yàn)工作都是通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，它是一種復(fù)雜的集光機(jī)電一體的現(xiàn)代化設(shè)備，在航空、航天領(lǐng)域中進(jìn)行半實(shí)物仿真和測(cè)試，在飛行器的研制中起著關(guān)鍵的作用。它能夠模擬飛行器的各種姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)，復(fù)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)時(shí)的各種動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)飛行器的制導(dǎo)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及相應(yīng)器件的性能進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，獲得充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，達(dá)到總體設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)要求。但是常規(guī)的轉(zhuǎn)臺(tái)都是通過(guò)伺服電機(jī)控制試件的角位移、加速度，不能模擬飛行器發(fā)射和飛行二維過(guò)載環(huán)境。對(duì)飛行器某些關(guān)鍵部件的測(cè)試，國(guó)內(nèi)大都采用離心機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方法不能實(shí)現(xiàn)瞬間啟動(dòng)和加速度的二維矢量分配，因此不能真實(shí)地模擬飛行器的發(fā)射和機(jī)動(dòng)飛行過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種瞬間啟動(dòng)的發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種瞬間啟動(dòng)的發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括助推設(shè)備(I)、主軸調(diào)速系統(tǒng)(2)、二維加速度矢量分配系統(tǒng)(3)、主轉(zhuǎn)臂(4);助推設(shè)備(I)用于在發(fā)射過(guò)程的地面模擬試驗(yàn)中，助推主轉(zhuǎn)臂(4)，實(shí)現(xiàn)主轉(zhuǎn)臂(4)瞬間啟動(dòng)，在0.2秒內(nèi)產(chǎn)生試件(32)要求的發(fā)射軸向加速度；主軸調(diào)速系統(tǒng)(2)包括調(diào)速電機(jī)(21)、減速器(23)、電磁離合器(22)、主轉(zhuǎn)軸
(24)，主轉(zhuǎn)臂(4)固定在主轉(zhuǎn)軸(24)上，主軸調(diào)速系統(tǒng)(2)用于完成主轉(zhuǎn)臂(4)的轉(zhuǎn)速控制，在發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境的地面模擬試驗(yàn)中，提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速；二維加速度矢量分配系統(tǒng)(3)包括控制電機(jī)(33)、撓性帶(34)、工作臺(tái)(31)，把試件(32)固定在工作臺(tái)(31)上，控制電機(jī)(33)通過(guò)撓性帶(34)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)(31)和試件
(32)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用控制電機(jī)(33)控制試件(32)的角位移、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度，按照預(yù)先設(shè)定的控制規(guī)律，發(fā)射時(shí)使試件(32)的軸向指向主轉(zhuǎn)臂(4)的合成加速度方向；機(jī)動(dòng)飛行時(shí)，把主轉(zhuǎn)臂(4)的合成加速度分解到試件(32)的軸向和徑向，0. 5s內(nèi)建立所需的穩(wěn)態(tài)徑向和軸向加速度。
本發(fā)明技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果本發(fā)明采用氣動(dòng)、火藥、彈簧等方式控制助推設(shè)備在200ms內(nèi)發(fā)射，助推主轉(zhuǎn)臂，實(shí)現(xiàn)瞬間啟動(dòng)；然后通過(guò)調(diào)速電機(jī)和電磁離合器，控制主轉(zhuǎn)臂達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，完成發(fā)射環(huán)境的模擬。本發(fā)明通過(guò)二維加速度矢量分配系統(tǒng)把主轉(zhuǎn)臂的合成加速度分配到試件的軸向和徑向，使試件的二維加速度在0. 5s內(nèi)滿足飛行環(huán)境要求，以模擬二維飛行環(huán)境。


圖1模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)；圖2模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理，X向?yàn)樵嚰妮S向，y向?yàn)樵嚰膹较?；圖3 二維加速度矢量分配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。I助推設(shè)備，2主軸調(diào)速系統(tǒng)，3 二維加速度矢量分配系統(tǒng)，4主轉(zhuǎn)臂，21調(diào)速電機(jī)，22電磁離合器，23減速器，24主軸(含有滑環(huán))，31工作臺(tái)，32試件，33控制電機(jī)，34撓性帶出矢量軸，P法向，Q切向；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下實(shí)現(xiàn)飛行器發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境的地面模擬。該試驗(yàn)系統(tǒng)包括助推設(shè)備1、主軸調(diào)速系統(tǒng)2、二維加速度矢量分配系統(tǒng)3、主轉(zhuǎn)臂4，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。助推設(shè)備I用于在發(fā)射過(guò)程的地面模擬試驗(yàn)中，采用氣動(dòng)或火藥或彈簧等助推方式，助推主轉(zhuǎn)臂4，實(shí)現(xiàn)主轉(zhuǎn)臂4瞬間啟動(dòng)；主軸調(diào)速系統(tǒng)2包括調(diào)速電機(jī)21、減速器23、電磁離合器22、主轉(zhuǎn)軸24，主轉(zhuǎn)臂4固定在主轉(zhuǎn)軸24上，主要完成主轉(zhuǎn)臂4的轉(zhuǎn)速控制，在發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境的地面模擬試驗(yàn)中，提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速；二維加速度矢量分配系統(tǒng)3結(jié)構(gòu)如圖3所示，二維加速度矢量分配系統(tǒng)3包括控制電機(jī)33、撓性帶34、工作臺(tái)31，把試件32固定在工作臺(tái)31上，控制電機(jī)33通過(guò)撓性帶34驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)31和試件32—起轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可以用控制電機(jī)33控制試件32的角位移、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度，按照預(yù)先設(shè)定的控制規(guī)律，發(fā)射時(shí)使試件32的軸向指向主轉(zhuǎn)臂4的合成加速度方向；機(jī)動(dòng)飛行時(shí)，把主轉(zhuǎn)臂4的合成加速度分解到試件32的軸向和徑向。因此通過(guò)控制電機(jī)33控制試件32的角位移、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度，就可分配試件32的軸向和徑向二維矢量加速度，模擬發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境。 控制助推設(shè)備I發(fā)射時(shí)的速度，助推主轉(zhuǎn)臂4，在0. 2秒內(nèi)產(chǎn)生試件32要求的發(fā)射軸向加速度。同時(shí)在二維矢量加速度分配系統(tǒng)3的作用下，調(diào)節(jié)試件32的矢量軸轉(zhuǎn)角，通過(guò)控制電機(jī)33控制試件32的角位移、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度，使其軸向和主轉(zhuǎn)臂的合成加速度方向重合，達(dá)到發(fā)射加速度要求，而試件32的徑向加速度為零，實(shí)現(xiàn)瞬間啟動(dòng)。助推完成后，接通電磁離合器22，調(diào)速電機(jī)21接管主轉(zhuǎn)臂4的控制權(quán)，使其以設(shè)定的發(fā)射加速度穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，發(fā)射過(guò)程模擬完畢。按照事先設(shè)定的控制規(guī)律，機(jī)動(dòng)飛行過(guò)程的模擬同樣需要主軸調(diào)速系統(tǒng)2和二維加速度矢量分配系統(tǒng)3相互配合，控制主轉(zhuǎn)臂4的轉(zhuǎn)速，同時(shí)二維加速度矢量分配系統(tǒng)3控制試32件的角位移、運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，把主轉(zhuǎn)臂4的合成加速度分解到試件32的軸向和徑向，使試件32兩個(gè)方向的加速度在0. 5s內(nèi)滿足飛行要求，以檢驗(yàn)試件的性能指標(biāo)。其工作原理示意圖如圖2所示。主轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，其加速度為
權(quán)利要求
1.一種瞬間啟動(dòng)的發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括助推設(shè)備(I)、主軸調(diào)速系統(tǒng)(2)、二維加速度矢量分配系統(tǒng)(3)、主轉(zhuǎn)臂(4);助推設(shè)備(I)用于在發(fā)射過(guò)程的地面模擬試驗(yàn)中，助推主轉(zhuǎn)臂(4)，實(shí)現(xiàn)主轉(zhuǎn)臂(4)瞬間啟動(dòng)，在O. 2秒內(nèi)產(chǎn)生試件(32)要求的發(fā)射軸向加速度； 主軸調(diào)速系統(tǒng)(2)包括調(diào)速電機(jī)(21)、減速器(23)、電磁離合器(22)、主轉(zhuǎn)軸(24)，主轉(zhuǎn)臂(4)固定在主轉(zhuǎn)軸(24)上，主軸調(diào)速系統(tǒng)(2)用于完成主轉(zhuǎn)臂(4)的轉(zhuǎn)速控制，在發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境的地面模擬試驗(yàn)中，提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速； 二維加速度矢量分配系統(tǒng)(3)包括控制電機(jī)(33)、撓性帶(34)、工作臺(tái)(31)，把試件(32)固定在工作臺(tái)(31)上，控制電機(jī)(33)通過(guò)撓性帶(34)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)(31)和試件(32)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用控制電機(jī)(33)控制試件(32)的角位移、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度，按照預(yù)先設(shè)定的控制規(guī)律，發(fā)射時(shí)使試件(32)的軸向指向主轉(zhuǎn)臂(4)的合成加速度方向；機(jī)動(dòng)飛行時(shí)，把主轉(zhuǎn)臂(4)的合成加速度分解到試件(32)的軸向和徑向，O. 5s內(nèi)建立所需的穩(wěn)態(tài)徑向和軸向加速度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種瞬間啟動(dòng)的發(fā)射飛行二維過(guò)載環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括助推設(shè)備(1)、主軸調(diào)速系統(tǒng)(2)、二維加速度矢量分配系統(tǒng)(3)、主轉(zhuǎn)臂(4)；助推設(shè)備(1)用于在發(fā)射過(guò)程的地面模擬試驗(yàn)中，助推主轉(zhuǎn)臂(4)，實(shí)現(xiàn)主轉(zhuǎn)臂(4)瞬間啟動(dòng)，在0.2秒內(nèi)產(chǎn)生試件(32)要求的發(fā)射軸向加速度；本發(fā)明采用氣動(dòng)、火藥、彈簧等方式控制助推設(shè)備在200ms內(nèi)發(fā)射，助推主轉(zhuǎn)臂，實(shí)現(xiàn)瞬間啟動(dòng)；然后通過(guò)調(diào)速電機(jī)和電磁離合器，控制主轉(zhuǎn)臂達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，完成發(fā)射環(huán)境的模擬。本發(fā)明通過(guò)二維加速度矢量分配系統(tǒng)把主轉(zhuǎn)臂的合成加速度分配到試件的軸向和徑向，0.5s內(nèi)建立所需的穩(wěn)態(tài)徑向和軸向加速度，使試件的二維加速度滿足飛行環(huán)境要求，以模擬二維飛行環(huán)境。
文檔編號(hào)B64F5/00GK103048152SQ201210525078
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者張艷兵, 張紅艷, 馬鐵華, 裴東興 申請(qǐng)人:中北大學(xué)