一种多自由度机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109506878A(43)申请公布日2019.03.22(21)申请号201811270800.X(22)申请日2018.10.29(71)申请人中国航天空气动力技术研究院地址100074北京市丰台区云岗西路17号(72)发明人张晨凯董金刚谢峰王波兰李小林鲍然(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人王琼(51)Int.Cl.G01M9/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种多自由度机构(57)摘要本发明公开了一种多自由度运动机构，其包括试验件单元、弧形轨道、支架弯刀、配重单元和主旋转机构，主旋转机构以可旋转的方式安装在支架弯刀上，弧形轨道以其中间点与主旋转机构固连，随主旋转机构旋转，试验件单元包括旋转弹、弯支杆和第二旋转机构，第二旋转机构以可旋转方式设置在弧形轨道的一端部，弯支杆的一端与第二旋转机构固连，随第二旋转机构一起旋转，旋转弹以可旋转的方式安装在弯支杆的另一端，配重单元以可旋转的方式设置在弧形轨道的另一端部，配重单元旋转轴与第二旋转机构旋转轴关于主旋转机构的旋转轴的轴线对称。本发明通过建立多自由度耦合运动下模型姿态角的数学求解方法，能快速准确地得到模型的实际俯仰角和偏航角。CN109506878ACN109506878A权利要求书1/1页1.一种多自由度运动机构，其特征在于：包括试验件单元、弧形轨道、支架弯刀、配重单元和主旋转机构，所述主旋转机构以可旋转的方式安装在所述支架弯刀上，所述弧形轨道以其中间点与所述主旋转机构固连，随所述主旋转机构一起旋转，所述试验件单元包括旋转弹、弯支杆和第二旋转机构，所述第二旋转机构以可旋转的方式设置在所述弧形轨道的一端部，所述弯支杆的一端与第二旋转机构固连，随所述第二旋转机构一起旋转，所述旋转弹以可旋转的方式安装在所述弯支杆的另一端，所述配重单元以可旋转的方式设置在所述弧形轨道的另一端部，所述配重单元的旋转轴与所述第二旋转机构的旋转轴关于所述主旋转机构的旋转轴的轴线对称。2.根据权利要求1所述的多自由度运动机构，其特征在于：在所述试验件单元与所述配重单元之间的弧形轨道内安装有同步装置，以保证二者同步旋转且相位差保持180°。3.根据权利要求1所述的多自由度运动机构，其特征在于：所述第二旋转机构旋转轴的延长线与所述旋转弹旋转轴的延长线相交于所述主旋转机构的延长线上。4.根据权利要求1所述的多自由度运动机构，其特征在于，所述主旋转机构、第二旋转机构和旋转弹内均装有微型电机。5.根据权利要求1所述的多自由度运动机构，其特征在于：所述配重单元按照所述试验件单元的重量分布和形状进行设计。2CN109506878A说明书1/3页一种多自由度机构技术领域[0001]本发明属于试验空气动力学领域，涉及的是一种用于模拟旋转弹风洞试验中多自由度运动的机构及多自由度耦合运动下模型姿态角的数学求解方法。背景技术[0002]在飞行武器中有一类叫旋转弹，其飞行方式是一边前进一边绕其纵轴旋转。早期采取旋转飞行的是枪弹和炮弹，之后，许多尾翼式火箭和战术弹也采取了这种旋转方式飞行。该方式能有效简化控制系统，用一个控制通道实现俯仰和偏航两个方向的控制，同时能减小推力、质量和气动偏心等非对称因素对飞行性能的不利影响，制导精度高、性价比优，因此目前世界上多个国家或地区都装备了这类旋转飞行便携式防空弹或轻型防空弹。但旋转飞行也会带来气动性能及飞行性能的变化，旋转效应产生面外力和面外力矩，弹体非对称涡对弹尾翼也存在干扰，此外气动力随时间发生变化，存在较强的流动非定常效应。[0003]在旋转弹空气动力学研究领域，试验研究特别是风洞试验居于首要地位，该方法不仅方便可行，提供有效可靠的数据，而且有助于探索旋转空气动力学机理。鉴于旋转飞行弹还存在着一系列悬而未决的空气动力学问题，因此，对风洞试验提出的要求是建立更接近真实飞行状态的地面模拟方法。[0004]旋转弹在实际旋转飞行过程中存在着面外力和面外力矩，因此会产生锥形运动。当锥角较小时，锥形运动对射程影响不大，但一旦锥角较大，射程将受到严重影响，且当其超过一定值时会出现发散的锥形运动，产生动不稳定，严重影响弹打击精度。旋转弹在锥形运动中，存在多个自由度的耦合运动，包括：旋转弹绕自身纵轴的旋转运动，旋转弹的章动和进动等，运动轨迹复杂，亟待解决对该锥形运动及多自由度耦合运动进行地面模拟的问题。[0005]现阶段，国内针对旋转弹锥形运动中出现的多自由度耦合运动的风洞试验模拟能力还较弱，迫切需要发展相应模拟能力，以尽快提升这类试验技术的水平。发明内容[0006]本发明解决的技术问题是：为了建立更为接近旋转弹真实飞行状态的地面模拟方法，本发明设计了一种多自由度机构，有