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《哈尔滨工业大学》 2007年
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飞行器动平衡测试技术的实验研究

赵钧  
【摘要】: 飞行器的动平衡程度直接影响着其运动特性的精确程度。自旋飞行器会因为旋转轴与惯性主轴存在偏差,容易产生围绕旋转轴的摆动和跳动,甚至还能在干扰力矩(如气动力矩)的作用下产生翻滚,严重影响飞行器的运动精度和稳定性;对于三轴稳定空间飞行器,绕姿态控制转轴的动不平衡量会产生附加的动力学耦合进而产生新的姿态控制误差。为了解决飞行器这类无轴颈且刚度较弱只允许进行低速转动的物体的动平衡问题,一种气体悬浮立式硬支承动平衡机和相关的动平衡测量技术将在本文中进行研究。 通过对已有的各种动平衡技术的工作原理、机械结构和系统特性的分析,对动平衡技术的发展进程中的关键技术:测量原理、支承技术、转动驱动、传感器和数据分析与处理等方面进行了研究,给出了用于飞行器动平衡系统的设计分析、构成原理、不平衡量的求解公式和数据分析与处理方法。 建立立式动平衡机系统的动力学模型,进行工作原理分析,确定系统各部分动态特性对动平衡测量结果的影响,通过数值仿真验证了动平衡机的工作原理的正确性和配平方法的有效性。基于误差理论和动平衡机的结构与测量原理,对动平衡量的测量进行了误差分析,确定了各种因素的误差分布。 基于对动平衡机基本的测量方法的改进,提出了预置不平衡量测量方法。根据立式动平衡机的原理,证明了预置不平衡量测量方法原理的正确性。通过增加适量的初始不平衡量,克服测量系统的死区影响,进而增强了对微小不平衡量的分辨能力,提高了动平衡机的测量精度。 提出了一种利用周向偏置进行小不平衡量测量的原理和方法。在不改变动平衡机硬件的条件下,采用这种特殊的测量方法,也可以使原来设备的动平衡精度得到提高。 给出了利用动平衡机的测量结果换算质心偏心距和惯性主轴偏转角的计算方法,可以简化相关产品的测试工作的工艺流程。. 当工件的动平衡目标轴(如形心轴,理论轴)方位是已知的并且与动平衡机转轴不重合时,一种基于转动惯量变换原理,不需要使用移轴设备的配平方法被提出,并且证明其原理正确、方法合理、结果有效,进而达到减少飞行器动平衡工作的工装设备、简化工艺流程的目的。 基于已完成的气浮立式动平衡机,进行了最小动不平衡量分辨率实验、最小可达剩余不平衡度实验和飞行器动平衡工艺实验。实验验证工作表明,上述的预置不平衡量测量方法、周向偏置不平衡量测量方法、质心偏心距和惯性主轴偏转角的计算方法和对异方位转轴的配平方法合理有效,气浮立式动平衡机达到设计的性能指标,能够正确、有效的进行飞行器的动平衡工作。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH877

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