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一种适用于飞行器试验的减震保护支撑装置的制作方法

  • 国知局
  • 2024-08-01 06:19:57

本发明属于飞行器试验测试,特别涉及一种飞行器试验的减震保护支撑装置。

背景技术:

1、飞行器或飞行器发动机在试验测试中,尤其是在做飞行器位姿变化的试验时,需要较高的自由度以保证位姿变化的空间。而较高的自由度意味着对飞行器硬性保护的减弱。而飞行器或飞行器发动机属于精密产品,不容磕碰。在变位姿试验时,因位姿的变化而产生非轴向推力,极易令试验系统倾倒而损伤飞行器或发动机。因此必须要辅以试验保护装置。

2、传统的实验保护装置是将飞行器固定在固定支撑架上,固定支撑架以地脚螺栓的方式固定在地面或平台上,如发明cn112682222b所述。此种形式保证了飞行器试验过程中的安全,但固定支撑架也限制了飞行器的位姿变化的自由度,进而限制了飞行器变位姿的试验能力。

3、变位姿试验的保护装置除了要保证试验中飞行器的自由度与安全外,还应做到飞行器在位姿失稳时,快速稳定,减少试验位姿失稳对试验本身的影响。

技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种飞行器试验的减震保护支撑装置,能够在提供位姿试验自由度的同时保证设备的安全。

2、本发明采用的技术方案如下:

3、一种飞行器试验的减震保护支撑装置,包括转接架、缓冲器、阻尼器以及地面平台。所述转接架包括方形金属框、连接架、被试件固定盘,所述被试件固定盘中心固定被试验的飞行器或发动机,外侧用连接架与多个方形金属框连接,方形金属框的数量一般为四,需大于三。所述缓冲器包括地脚固定架、地脚螺栓、中心杆、弹簧、弹簧下限位、下限位固定螺栓、上托盘、上限位杆,所述中心杆位于地脚固定架上方,所述中心杆上从下到上依次套有:弹簧下限位、弹簧、上托盘,中心杆上方设有内螺纹孔,所述上限位杆一侧有外螺纹,与中心杆上方内螺纹孔螺纹相配合。所述阻尼器为杆状伸缩阻尼器,包括阻尼器本体与地脚固定片,固定片中心钻有通孔,可用于地脚螺栓固定。所述地面平台中心设置多个圆孔,孔中有内螺纹与地脚螺栓相配合。

4、进一步地,所述方形金属框位于转接架中靠下部分,每个方形金属框下均设有缓冲器,由缓冲器中心杆件穿过金属框。所述方形金属框的长边长y与试验最大需求角度θ的关系为其中z为方形金属框的长边方向上两个缓冲器距离。

5、进一步地,所述方形框与连接架由斜杆加固,组成三角稳定结构,斜杆与方形框连接处应为装配后的上限位杆正下方投影到方形框位置的内侧,可令转接架在位姿失稳时自动回正。

6、进一步地,所述下限位固定螺栓表面设有外螺纹。

7、进一步地,所述弹簧下限位为圆柱形结构,中心有孔,孔的内部设有内螺纹。柱面上开有沿着径向的孔,孔中设有内螺纹,螺纹与下限位固定螺栓表面外螺纹相配合。上表面有较大的圆台结构,直径需大于弹簧外径。

8、进一步地,所述中心杆中部设有较其他部位更粗的一段,此段外侧加工外螺纹,螺纹与弹簧下限位内螺纹相配合。

9、进一步地,所述弹簧下限位中心孔孔径大于中心杆细段的孔径,小于中心杆粗段孔径。弹簧下限位用螺纹安装于中心杆较粗的部位,可在中心杆外螺纹处转动调整高度位置,下限位固定螺栓拧紧于弹簧下限位柱面上的径向孔中,径向孔中有内螺纹与下限位固定螺栓螺纹配合,拧紧后螺栓杆与中心杆接触挤压,以此将弹簧下限位固定与中心杆上。

10、进一步地,所述上托盘内设有圆孔,中心杆穿过其中,可上下滑动,上托盘上方接触方形金属框,上托盘与弹簧配合可减轻由方形金属框传导来的冲击力。上托盘半径大于方形金属框的长与宽的最大值,防止方形框在在上托盘上滑落。上托盘内壁可设置滚动轴承或涂抹润滑脂,减少与中心杆的滑动摩擦力。

11、进一步地,所述弹簧减震器上所承载的质量为m,弹簧的总刚度为所有弹簧刚度之和k=k1+k2+……+kn,总阻尼为所有阻尼大小之和c=c1+c2+……+cn,n为系统中缓冲器的数量,缓冲器所承受的试验带来的最大掉落距离为l,弹簧的最大压缩距离为x,重力加速度为g=9.81。

12、所述保护装置系统的固有频率为:

13、

14、所述保护装置系统的阻尼比为:

15、

16、所述保护装置系统的震动的运动方程为:

17、

18、其中a与φ由系统的初始条件(震动时初始位置和初始速度)所决定,t为运动的时间,其中震动角频率为:

19、

20、由于运动方程中-ζωn代表震动衰减速率,与k无关,选择所述弹簧的刚度k应尽量小,但应超过:

21、

22、此时可保证当系统线性阻尼完全失效时,在弹簧的作用下仍能保证系统的安全。

23、选择所述线性阻尼的阻尼大小c时,需计算阻尼比ζ,最佳阻尼比应接近但小于1,可最快速度的减小震荡,趋于稳定。

24、进一步地,所述缓冲器中地脚固定架上设置通孔,直径稍大于地脚螺栓螺杆外径,方向与中心杆方向平行。

25、进一步地,所述螺纹孔的位置与缓冲器地脚螺栓的位置相对应,用于固定缓冲器。

26、有益效果:

27、1、本发明可满足飞行器位姿试验中因位姿变化带来的自由度要求。通过方形金属框与中心杆的配合,可实现飞行器在试验中,水平面上平移,转动,垂直方向上的一定倾角的自由度。能在保证飞行器自由度的同时,保护飞行器的安全,用弹簧保证飞行器跌落时,柔性缓冲不损坏飞行器。上限位杆与斜杆与方形框三角形固定部位的位置配合,可在飞行器上升到最高位置时,自动回正,保证飞行器试验中稳定与安全。

28、2、本发明用弹簧的刚度与阻尼的阻尼值的配合,可在柔性保护飞行器的同时,在飞行器突发位姿失稳时快速稳定。快速稳定可减少试验中燃料的消耗,也减少了试验中位姿失稳对飞行器造成的其他风险。本发明先根据飞行器的重量与最大上升高度的值计算得到适用于试验的最小弹簧刚度,选择了弹簧刚度后,根据阻尼比小于等于1的原则选择合适的阻尼。进而能在试验中,系统快速趋于稳定。

29、3、本发明可适用于不同大小不同位置需求的试验场合。其中地脚螺栓固定缓冲器的方法,缓冲器的位置可以自由调整。进而适用于不同大小的飞行器。弹簧与线性阻尼的可更换性令系统可以适用于不同推力不同重量的飞行器位姿试验。弹簧下限位用螺纹的固定方式,可调整弹簧的高度位置,进而调整飞行器的位置,可适用于不同位置需求的飞行器位姿试验。

技术特征:

1.一种飞行器试验的减震保护支撑装置,包括转接架、缓冲器、阻尼器以及地面平台;其特征在于:转接架中心安装飞行器,放置于多组缓冲器与多组阻尼器上,缓冲器与阻尼器固定在地面平台上。

2.如权利要求1所述的一种飞行器试验的减震保护支撑装置,其特征在于,转接架包括被试件固定盘与方形金属框,方形金属框的长边长y与试验最大需求角度θ的关系为其中z为方形金属框的长边方向上两个缓冲器距离。

3.如权利要求1所述的一种飞行器试验的减震保护支撑装置,其特征在于,缓冲器包括上托盘、地脚螺栓、缓冲弹簧、弹簧下限位、上限位杆、中心杆、下限位固定螺栓、地脚固定架;

4.如权利要求2所述的转接架,其特征在于,被试件固定盘与方形金属框用连接架连接,所述方形框与连接架由金属斜杆加固,组成三角稳定结构,金属斜杆与方形框连接处为装配后的上限位杆正下方投影到方形框位置的内侧。

5.如权利要求1所述的一种飞行器试验的减震保护支撑装置,其特征在于,阻尼器为线性阻尼,方向垂直于地面平台,安装于缓冲器附近,阻尼器的上表面与上托盘下表面接触,阻尼器的总阻尼大小范围为其中k为弹簧总刚度,m为上托盘承受的质量总和。

技术总结本发明提供了一种在需要有较高自由度的飞行器试验中具有减震与稳定效果的保护支撑装置。属于飞行器试验测试技术领域。包括:转接架、缓冲器、阻尼器、地面平台等。被试飞行器安装于转接架中心,转接架下设有多组缓冲器与阻尼器,阻尼器与缓冲器中缓冲弹簧共同作用于缓冲器的上托盘上,上托盘中心有孔,孔中有中心杆穿过,转接架下方设有方形金属框与上托盘接触。缓冲器中心杆上方设有限位杆。本发明能在满足飞行器位姿试验的自由度的同时保证飞行器的安全,同时具备试验失稳时快速稳定飞行器的作用。技术研发人员:尹元浩,刘建昌,徐鑫,苏佳丽,尚飞,康旭东,范迎利,刘硕,严红智,李可,邵帅受保护的技术使用者:北京航天试验技术研究所技术研发日:技术公布日:2024/7/15

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