[發明專利]一種飛行器滾轉體模型及制作方法

有效

• 申請號: 201310145410.0
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103224036A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 劉巍;賈振元;張博雅;馬鑫;付饒;宋笛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于飛行器地面試驗技術領域，特別涉及保證飛行器滾轉體外形的條件下設計飛行器滾轉體縮比模型的制作方法。

背景技術

在飛行器的地面試驗中，需要設計并加工出相應的飛行器滾轉體縮比模型。為了提高試驗數據的準確性，實現對滾轉體外形、質量、質心位置、偏轉轉動慣量、俯仰轉動慣、回轉轉動慣量等質量參數的高精度模擬具有重要的科學與實際應用價值。在滾轉體模型的研制工作中，密西西比大學的Nathan?E.?Murray等人在2009年設計了由外殼、鋁制強化背板、配重塊等組成的模型，其質量參數模擬精度達到2%（Nathan?E.Murray,Bernard?J.Jansen,LiChuan?Gui.Measurement?of?store?separation?dynamics[C].?Proceedings?of?the?47th?AIAA?Aerospace?Science?Meeting?Including?The?New?Horizons?Forum?and?Aerospace?Exposi,2009）。但其滾轉體模型的尺寸相對較大，未考慮模型體積較小導致的制作困難。此外，美國有學者采用純金、特種木料等貴重材料制作縮比模型，但造價極高。我國西北工業大學、南京航空航天大學、中航工業等單位對于滾轉體模型都有相關研究，但無法達到較高的質量參數擬合精度。地面試驗中，對滾轉體模型的位姿測量可采用CCD拍攝測量法，為提高所拍攝圖像的清晰度，需要在滾轉體模型表面設置反光標記點，而標記點的形狀位置精度、反光特性等性能對測量精度具有重要影響。同時，因標記點具備一定的厚度，凸出于滾轉體模型表面，會對其附近的空氣流場產生擾動，從而為試驗結果帶來不良影響。因此，采用合理有效的標記點制作方法對滾轉體模型的地面試驗具有重要實際意義。在反光標記點的加工中，反光材料的選擇會對反光特性、測量精度等產生重要影響。普通的漫反射材料能夠在各個方向上產生反射光，但其反射率與背景材料的反射率相近，因此，其感光圖像極易被噪聲干擾。鏡面反射為主的材料反射率極高，成像灰度遠大于背景灰度，但只能在特定的角度傳播，從而導致只在特定的角度和位置下才能在CCD中產生高灰度值的影像，因而無法測量滾轉體的回轉運動。在反光標記點的加工方面，國內的科研機構較多采用在模型表面粘貼商品化的反光點的方式，該方案粘貼的重復性精度難以得到保證。同時，商品化的反光標記點的厚度較大，極易影響滾轉體模型表面的空氣流場，導致試驗結果失真。

發明內容

本發明解決的技術難題是克服現有技術的缺陷，在保證飛行器外形的條件下，實現滾轉體模型的制作，在小尺寸、低成本條件下對其質量、質心位置、偏轉轉動慣量、俯仰轉動慣量及回轉轉動慣量的高精度模擬。發明了合理有效的滾轉體模型制作方法，能夠在其外表面設置低厚度、高精度的測量標記點，以滿足飛行器滾轉體模型地面實驗需求。?

本發明采用的技術方案是一種飛行器滾轉體模型及制作方法，其特征在于采用滾轉體模型外殼軸向分體、內部雙配重塊調整方式，通過材料選擇，計算機模擬，零件的加工與表面處理，反光材料配制，標記點滾印，滾轉體模型裝配，質量參數測量與調整和封裝共計8個步驟完成滾轉體模型的制作；具體制作步驟如下：

1）、滾轉體模型各部分零件材料的選?。涸诟邚姸蠕?0CrMnSi、硬鋁7075、尼龍66或黃銅59四種材料中分別選用；

2）、對滾轉體模型進行計算機三維造型與模擬裝配，通過改變配重塊的安裝位置得到滾轉體模型質量參數的模擬結果；

3）、對所選取的材料完成滾轉體模型各部分零件的加工，并對筒體3、頭部1、尾部6、掛鉤4進行表面噴黑處理；

4）、將微玻璃珠式反光粉、樹脂、銀粉相混合，其重量配比為16：5：9，并添加適量固化劑，配制成反光材料；

5）、將配制好的反光材料利用專用的滾印夾具滾印到筒體3外表面；

6）、在筒體3上安裝尾部6，并在筒體3上劃線找正；將掛鉤4焊接或粘結于筒體3外表面的所需位置，將滾轉體模型的頭部1安裝在筒體3的左端上；將螺紋式第一配重塊5、螺紋式第二配重塊8安裝于螺紋式中心桿2上或將光桿式第一配重塊5＇、光桿式第二配重塊8＇安裝于光桿式中心桿2＇上；?將螺紋式中心桿2或光桿式中心桿2＇的左端插入頭部1的內孔A中，將尾部7安裝到筒體3上；