一种基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置

1.一种基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置，其特征在于：由水洞连接部分、试验装置部分、动力输出部分、配重部分以及数据采集系统组成；

2.如权利要求1所述的基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置，其特征在于：水洞连接部分还包括固定电机托板、限位架、限位杆；其中，限位架固定安装在固定电机托板上并成对分布在试验装置外置旋转轴的水平两侧；试验装置外置旋转轴上还设有向其两侧伸出的横杆，用于与设置在限位架上的限位杆配合来限制试验装置外置旋转轴的旋转角度；限位杆在限位架上的安装高度可调节，用于改变验装置外置旋转轴旋转的角度范围；固定电机托板还用于固定安装电机。

3.如权利要求1所述的基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置，其特征在于：动力输出部分中的传动轴具体由依次连接的轴套、电机段齿轮轴及外置齿轮轴组成，轴套与电机输出轴相连；齿轮传动机构设置具体由依次连接的第一环片型弹性联轴器、齿轮箱、第二环片型弹性联轴器、内置齿轮轴、锥齿轮组和一对舵杆组成；其中，第一环片型弹性联轴器、齿轮箱、第二环片型弹性联轴器设置在试验装置部分、配重部分、空心试验装置旋转轴三者连接处的内部，内置齿轮轴、锥齿轮组和一对舵杆设置在回转体尾支撑与回转体舵翼段内部；第一环片型弹性联轴器与齿轮轴连接；回转体舵翼段内部设置有两个角接触球轴承，用于支撑内置齿轮轴；回转体舵翼段的壁面上对称开设一对阶梯通孔，每个阶梯通孔中各安装一个深沟球轴承以分别支撑一个舵杆；每个舵杆分别连接一个舵翼；电机提供的动力传递至锥齿轮组并改变旋转的方向后，由舵杆带动舵翼实现偏转。

4.如权利要求1所述的基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置，其特征在于：配重部分中的配重机构具体由配重杆、配重块和配重尾杆组成；其中一端与回转体尾支撑连接，另一端连接配重尾杆；配重块可滑动地设置在配重杆上，用于对试验装置部分进行平衡调节；配重尾杆用于安装水洞试验所需的各类传感器。

5.如权利要求3所述的基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置，其特征在于：具体采用一三通轴实现试验装置部分、配重部分、空心试验装置旋转轴三者的连接，第一环片型弹性联轴器、齿轮箱、第二环片型弹性联轴器、外部供气系统与通气转接头之间的气路以及传感器走线均经过所述三通轴的内部。

6.如权利要求1所述的基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置，其特征在于：数据采集系统中的图像采集系统具体由高速摄像机和光源组成，高速摄像机用于采集水洞试验过程的图像数据，光源用于照亮试验场景；传感器至少包括惯性测量单元、测压传感器以及空气流量计；供气系统由设于水密环境外部的压气机以及与通气转接头相联通的气路组成，并可由计算机基于空气流量计的测量结果对通气量进行调节；惯性测量单元设置在配重部分末端，用于测量试验装置部分的转角数据并反馈给计算机，计算机基于转角数据向电机提供转矩和/或角度指令，使电机基于指令向舵翼提供驱动力改变其偏转角，进而实现试验装置部分的姿态调整；测压传感器安装在回转体身段上的通气孔处，用于测量回转体表面压力；计算机利用图像数据及各传感器数据对水洞试验进行闭环控制，并执行包括舵翼动力学分析的相关数据处理与分析。

7.如权利要求1所述的基于水洞的水动翼摆动模型姿态控制装置，其特征在于：所述舵翼和回转体头部均为可拆卸设计，用于更换进行不同水动翼摆动模型的试验。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述装置实现的基于水洞的水动翼摆动模型试验方法，其特征在于：具体包括以下步骤：