2023年7月16日发(作者：)

理论研究　●ｌ　基于模型水平和垂直方向的８度调整模型设计　刘臻泓代新　（西南交通大学机械工程学院６１　１７５６）　［摘要］本论文是根据实际应用的要求：模型的攻角系统需要达到可以在ｘ方向以及ｚ方向上面做一８。——８。的自由运动（对于翼型来说，攻角定义为翼弦与　来刘速度之间的夹角，抬头为正，低头为负，常用符号表示），进而设计出一款由液压传动机构控制的攻角调节机构和伺服电机控制的水平偏转机构联合实现两　向的要求，其中，攻角调节机构是安装在水平调节机构之上的，两者独立工作互不影响　［关键词］攻角系统液压传动水平偏转机构ＰＩＤ控制　中图分类号：ＴＰ　３９１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）０４—０５７３—０２　引言　风洞试验是预测飞行器气动性能，获取飞行器设计所需关键气动数据的最　主要手段，现代航空航天飞行器设计中飞行器设计中的空气动力学问题，迄今　为止大部分是通过风洞试验的方法解决的。　在航空航天等领域，风洞试验时的模型姿态调整机构是进行实物运动试验　时的关键硬件设备，在飞行器研制过程中的关键环节一风洞试验中起着特别重　要的作用。风洞试验时的模型姿态调整机构能够很好的模拟飞行器在实际空间　飞行时的各种状态，复现飞行器运动时的动力学和运动学特征，从而以此可对　飞行器的结构布置及参数、控制系统和相应器件的性能以及制导系统等进行反　复测试，获取所需的关键试验数据。　１课盟来源　研究背景及意义　１．１课题来源　我们在学校ＳＲＴＰ项目申请到的研究课题，“模型姿态设计及分析”。　１．２课题研究的背景及意义　随着航天技术的不断发展，航空飞行器设计制造得到了迅猛的发展，空气　图１　图２　图３　动力学也成为十分重要的学科。　要完成风洞试验，就必须把模型支撑在风洞内，模型姿态调整机构是整个　风洞试验系统的重要组成部分。姿态调整机构需要将风洞实验模型准确、平稳、　快速的送达指定位置，根据风洞试验要求进行俯仰、偏航、滚转等风洞试验，进　而获得所需的实验数据。　２研究内容　２　１攻角调节机构　２．１．１原有的设计方式　圆弧导轨支撑方式——系统攻角目标值设定好并启动运行系统，当前角度　与设定值存在偏差时，伺服阀开始转向动作，液压油经泵站输入至液压马达，液　压马达开始旋转动作，马达通过法兰与输出轴相连，带动小齿轮转动，在齿轮副　作用下，扇形齿轮开始绕其圆心点转动，由于扇形齿轮与滑块连接侧板固连，滑　块连接侧板安装在滑块上，而滑块由安装在作为定向用的圆弧导轨上，圆弧导　轨安装在导轨安装侧板上，因此所有安装在滑块安装侧板上的部件都将随扇形　齿轮绕圆弧导轨的中心做旋转运动，达到模型姿态调整的目的。　２．１．２液压传动装置的工作原理　工程实际应用中的液压传动装置是在液压泵、液压缸的基础上设置控制液　压缸活塞运动方向和速度的装置。具体的采用了双作用单杆活塞液压缸来实现　此过程。　具体的工作过程：当下方叶片马达由电动机驱使正向转动时，从油箱下端　经过滤器吸油，液压油经过节流阀流入液压缸推动活塞向上运动，同时液压缸　上方的出口的叶片马达反向转动使得液压油经过节流阀流出液压缸，回收至油　箱。反之，当上方叶片马达在电动机的驱使下正向转动时，从油箱上端经过滤器　吸油，液压油经过节流阀流人液压缸推动活塞向下运动，同时液压缸下方的出　口的叶片马达反向转动使得液压油经过节流阀流出液压缸，回收至油箱。整个　过程形成了一个简单的液压油循环系统，使活塞带动负载做垂直向上８。和垂直　向下８。的运动。　液压缸：采用了双作用单活塞杆液压缸　双作用单活塞液压缸的原理如图所示，当流量为ｑ的液压油由下腔ＡｌＺｌ进　入液压缸时，产生压力ｐ，在压力ｐ的作用下，活塞即活塞杆以速度ｖ向上运动，　产生推力Ｆ，带动工作机构转动，同时上方的液压油从上腔Ｂ口流出。　（１）液压缸受力分析　按照机构受力可知，建立如（图１）模型　其中已知，　由模型重量Ｇ和机构自重Ｇ２构成，因此　＾＝８００ｍｍ，ｆ＾＝６００ｍｍ，Ｇ＝１０００Ｎ，　只＝Ｇ＋Ｇ＾＝５０００Ｎ＋１０００Ｎ＝６０００Ｎ　Ｆ：　Ｌ．Ｆ：鱼　×６０００：２５７１．４Ｎ　＾＋　６００＋８００　为了安全，此时取较大安全系数Ｓ＝２，。　故ｄ自由度驱动液压缸所应该具备的驱动力：　＝Ｆ・Ｓ：２５７１．４×２＝５１４２．８Ｎ　（２）计算液压缸的结构和主要尺寸　先计算液压缸有效工作面积Ａｌ，　４：　＝———　一：　＝——ｍｍ　‘：５４　３ｍｍ２５４１．．　３‘　１．．　１０—０．５　．　ｐ１一　ｐ２　。　所以可以求得液压缸内径；Ｄ＝Ｊ　：ｖ［４ｘ３５．１４１．３＝２６＿３　ｍ，取　Ｄ＝３０ｍｍ。　２．１．２液压行程的计算　垂直角：采用了液压传动　根据实验所需的模型设计，模型的攻角系统需要达到可以在ｘ方向以及ｚ方　向上面做一８。——８。的自由运动。因此需要计算出在此攻角范围内的液压行程。　科技博览ｌ　５７３