基于壓電石英的舵面鉸鏈力矩測(cè)量研究.pdf

1、航空技術(shù)的發(fā)展對(duì)飛機(jī)的安全性、穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性及可靠性等性能的要求越來(lái)越高，對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)及水平提出了新的挑戰(zhàn)。飛機(jī)的起飛、轉(zhuǎn)向及下降等動(dòng)作都是通過(guò)調(diào)節(jié)飛機(jī)的各種舵面完成的，在調(diào)節(jié)的過(guò)程中，舵面會(huì)受到力矩的作用。如果此時(shí)舵面的剛度、強(qiáng)度等不滿(mǎn)足要求，則舵面就會(huì)失效，不能達(dá)到飛機(jī)安全性的要求，因此，在飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，要設(shè)計(jì)足夠剛度的舵面，而舵面的設(shè)計(jì)剛度與鉸鏈力矩的大小有關(guān)，所以，舵面鉸鏈力矩是飛機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，準(zhǔn)確測(cè)量舵面鉸鏈力矩

2、對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)是十分重要的。
　　在前人對(duì)舵面鉸鏈力矩測(cè)量技術(shù)及設(shè)備的研究基礎(chǔ)上，針對(duì)舵面鉸鏈力矩風(fēng)洞天平，深入研究了以壓電石英晶體為敏感元件的壓電式舵面鉸鏈力矩測(cè)量裝置，及其標(biāo)定技術(shù)。
　　舵面鉸鏈力矩測(cè)量方面，基于壓電石英晶體良好的動(dòng)態(tài)特性，設(shè)計(jì)了以壓電石英晶體為敏感元件的壓電式舵面鉸鏈力矩測(cè)量裝置?；跍y(cè)量裝置的受力情況，設(shè)計(jì)了具有雙電極結(jié)構(gòu)的壓電石英晶組，分析了基于材料力學(xué)的測(cè)量原理理論，并運(yùn)用有限元分析軟件模擬仿真分析

3、了壓電石英晶組的電荷分布及電場(chǎng)強(qiáng)度。壓電式舵面鉸鏈力矩測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)方面，測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)，保證了氣動(dòng)載荷的有效傳遞，并將壓電石英晶組集成到測(cè)量裝置內(nèi)部，提高了測(cè)量裝置內(nèi)部空間的利用率。針對(duì)測(cè)量裝置的關(guān)鍵部件，運(yùn)用理論分析計(jì)算與模擬仿真相結(jié)合的方法，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了校核，同時(shí)還校核了壓電石英晶組的強(qiáng)度。模擬仿真方面，運(yùn)用有限元分析軟件模擬仿真分析了測(cè)量裝置的模態(tài)，分析結(jié)果表明滿(mǎn)足風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的要求。壓電石英晶組的靜動(dòng)態(tài)性能方面，設(shè)計(jì)并搭建了靜

4、態(tài)及動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成了靜態(tài)及動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，并得到壓電石英晶組的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)標(biāo)定曲線(xiàn)及相應(yīng)參數(shù)，為后續(xù)的測(cè)量裝置的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。最后，針對(duì)舵面鉸鏈力矩測(cè)量裝置的靜態(tài)特性，設(shè)計(jì)了測(cè)量裝置的靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，測(cè)量裝置的靜態(tài)特性滿(mǎn)足要求，為測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。
　　本文設(shè)計(jì)研制的壓電式舵面鉸鏈力矩測(cè)量裝置是對(duì)應(yīng)變式舵面鉸鏈力矩風(fēng)洞天平的改進(jìn)，可以應(yīng)用到風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)及其他形式的鉸鏈力矩測(cè)量中，為后續(xù)的鉸鏈力矩測(cè)量裝置的風(fēng)