[發明專利]一種機翼低速顫振風洞模型的制造方法

有效

• 申請號: 201510501140.1
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN105354348B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 張波成;丁未龍;汲生成;張嘉振
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F113/26
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明屬于復合材料結構和飛機風洞氣動彈性試驗模型的設計制造技術領域，涉及一種機翼低速顫振風洞模型的制造方法。本發明提供一種機翼低速顫振風洞模型的制造方法，是一種新型的機翼顫振模型制造方法，可以有效提高結構效率，降低模型結構重量，保證模型外形的幾何精度、模型剛度和質量特性的精確，更有效地模擬復合材料機翼的顫振特性。本發明的關鍵點和欲保護點：翼盒蒙皮、翼肋和前后腹板均采用復合材料，蒙皮主要承力的顫振模型結構形式；復合材料顫振模型翼盒的制造流程；顫振模型配重塊的選材和制造工藝。

技術領域

本發明屬于復合材料結構和飛機風洞氣動彈性試驗模型的設計制造技術領域，涉及一種機翼低速顫振風洞模型的制造方法。

背景技術

顫振風洞試驗背景介紹

顫振是在氣流中運動的飛機在空氣動力、慣性力和彈性力的相互作用下而形成的一種自激振動，飛行速度超過顫振速度，飛機將發生結構破壞。飛機顫振模型主要用在確定飛行器(整體或部件)的顫振臨界速度的風洞試驗中，研究結構參數對顫振特性的影響，校核已設計飛行器的顫振特性以及驗證理論計算方法。顫振模型需要具有與模擬對象相似的動力學特性，這些特性包括：氣動外形、剛度分布、質量分布等等。

現有的顫振風洞模型設計與制造方法

目前國內針對大展弦比復合材料機翼的顫振模型設計應用較少，未形成成熟的設計方法；針對低速顫振風洞模型，對利用復合材料設計制造顫振模型的研究較少，大多采用金屬梁架式方案設計制造。

針對金屬機翼，提取其剛度分布和質量分布；根據具體吹風風洞尺寸和機翼參數確定相應的縮比比例，得到縮比后的顫振模型幾何外形、剛度分布和質量分布，設計金屬梁架尺寸，來滿足剛度分布要求。此類模型主要由金屬梁架和蒙皮構成，其中金屬梁架為單梁或多梁形式，是縮比模型的主要承力構件，提供絕大部分剛度和強度，蒙皮和翼肋組合用于氣動維形和氣動力傳遞，對模型剛度貢獻很小，因此結構效率較低；同時，此類縮比模型的金屬梁架與翼肋、蒙皮連接需要重新定位和裝卡，制造誤差較難消除，不利于氣動外形的精確模擬，影響試驗精確性；配重塊一般采用鉛塊，微毒，且質量大的配重塊體積較大，不便于安裝和試驗。

發明內容

本發明解決的技術問題

現有金屬梁架式顫振風洞模型制造方法在金屬機翼上已經非常成熟，但對于復合材料機翼，應用較少，特別地，由于復合材料各向異性的材料特性，準確將復合材料機翼結構的剛度特性提取出來較為困難。金屬梁架式顫振風洞模型主要由金屬梁架和蒙皮構成，其中金屬梁架為單梁或多梁形式，是縮比模型的主要承力構件，提供絕大部分剛度和強度，蒙皮和翼肋組合用于氣動維形和氣動力傳遞，蒙皮主要材料為油紙，對模型剛度貢獻很小，因此結構效率較低；同時，此類縮比模型的金屬梁架與翼肋、蒙皮連接需要重新定位和裝卡，制造誤差較難消除，不利于氣動外形的精確模擬，影響試驗精確性；配重塊一般采用鉛塊，鉛屬于微毒金屬，質量大的配重塊體積較大，不便于安裝和試驗。本發明的關鍵點和欲保護點：翼盒蒙皮、翼肋和前后腹板均采用復合材料，蒙皮主要承力的顫振模型結構形式；復合材料顫振模型翼盒的制造流程；顫振模型配重塊的選材和制造工藝。

本發明的技術方案

本發明提供一種機翼低速顫振風洞模型的制造方法，是一種新型的機翼顫振模型制造方法，可以有效提高結構效率，降低模型結構重量，保證模型外形的幾何精度、模型剛度和質量特性的精確，更有效地模擬復合材料機翼的顫振特性。

該方法具體包括以下步驟：

步驟1)采用能量法或單閉室剖面法提取原始機翼的剛度分布和質量分布；

步驟2)根據目標風洞參數選取合適的長度縮比比例和速度縮比比例，并根據相似準則計算剛度縮比比例和質量縮比比例；

步驟3)根據原始機翼的剛度分布和質量分布以及剛度縮比比例和質量縮比比例獲得顫振模型的目標剛度分布和目標質量分布；