[發(fā)明專利]一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710427380.0
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107247839B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃丹;劉淑麗;卜忱;吳佳莉;劉傳輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司哈爾濱空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

1.一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于，該方法包括如下內(nèi)容：

模型尺寸的選擇：根據(jù)風(fēng)洞試驗段尺寸，虛擬飛行試驗?zāi)Ｐ妥畲笳归L應(yīng)不超過試驗段寬度的70％，確定縮小比例，得到動力學(xué)相似模型；

模型總體結(jié)構(gòu)分為模型主體、舵面操控組件、配重組件、角度定位件，其中：

1)模型主體包括模型外型面和內(nèi)部支撐框架，模型外型面采用比強度、比剛度高的碳纖維材料通過模壓成型，模型內(nèi)部布置縱向、橫向加強筋組成支撐框架，模型關(guān)鍵承力框架或連接件包括機身骨架、模型底板、機翼骨架，都采用高強度超硬鋁；

2)模型的操縱面通過舵機驅(qū)動、連桿機構(gòu)進行運動傳遞的方式來實現(xiàn)可控運動，舵面操控組件包括舵機，舵機固定件、搖臂、連桿、轉(zhuǎn)軸安裝座，其中舵機支持高速串行網(wǎng)絡(luò)，具有位置反饋功能，轉(zhuǎn)軸安裝座根據(jù)情況通過預(yù)埋、粘合或螺釘緊固的方式與舵面連接，對操控系統(tǒng)中舵機安裝位置及連桿機構(gòu)的運動極限位置進行協(xié)調(diào)，通過動力學(xué)軟件對連桿機構(gòu)進行運動仿真，分析運動過程中連桿運動軌跡，根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，直到機構(gòu)運動過程不與模型產(chǎn)生干涉為止；

3)模型設(shè)計時需利用模型本身結(jié)構(gòu)以及附帶的零部件進行配重，模型重心偏后，需將配重組件布置在機頭位置，盡量減少配重組件重量，配重組件包括配重底座，配重螺桿以及配重塊，配重底座用于與模型底板固定連接，通過調(diào)整配重塊在螺桿豎直方向高度及配置厚度實現(xiàn)重心調(diào)節(jié)；

4)設(shè)計角度定位件進行模型各操縱面偏度標(biāo)定，每個操縱面的角度測量刻度尺均垂直于操縱面轉(zhuǎn)軸線，并以操縱面與刻度尺的臨近接觸點為零度點，沿圓弧上下依次標(biāo)注弧度；

最后對模型關(guān)鍵承力框架或連接件進行材料屬性定義，根據(jù)氣動及慣性載荷，利用有限元分析軟件進行模型關(guān)鍵承力框架或連接件性能分析，根據(jù)分析結(jié)果進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終保證模型結(jié)構(gòu)滿足強度、剛度、穩(wěn)定性要求；

模型裝配后，根據(jù)內(nèi)部預(yù)留的結(jié)構(gòu)空間布置舵面操控組件、陀螺儀、飛控計算機、鋰電池組，待模型內(nèi)部組件安裝調(diào)試完成后，利用質(zhì)心及轉(zhuǎn)動慣量測試系統(tǒng)，調(diào)整配重塊在螺桿上的高度和重量，進行模型整體質(zhì)心配平，最終使模型參考中心、模型實際質(zhì)心、虛擬飛行支撐機構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心完全重合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：所述的模型主體的內(nèi)部還包括模型底板，模型底板上預(yù)留虛擬飛行支撐裝置安裝接口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：對于一些細(xì)薄的或尺寸小但型面復(fù)雜的零件直接采用金屬整體加工成型，聯(lián)接到模型主體上，根據(jù)強度、模型尺寸以及加工工藝要求，初步確定外型面碳纖維蒙皮和骨架的厚度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：需根據(jù)模型支撐條件，相應(yīng)設(shè)計適當(dāng)尺寸的蓋板，方便模型安裝、拆卸及姿態(tài)調(diào)整。

5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：所述的舵面操控組件對應(yīng)的飛機外表面需設(shè)計適當(dāng)尺寸的蓋板，以方便舵機安裝、調(diào)試和拆卸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：所述的舵面操控組件在其對應(yīng)的操縱面采用碳纖維殼體中預(yù)埋金屬骨架的方法成型，通過底座與合頁與模型主體聯(lián)接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：所述的配重組件材料均采用不銹鋼。

8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：所述的配重組件對應(yīng)的飛機外表面需設(shè)計適當(dāng)尺寸的蓋板，以方便舵機安裝、調(diào)試和拆卸。

9.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的一種低速風(fēng)洞虛擬飛行試驗飛機模型設(shè)計方法，其特征在于：在所述的蓋板下方對應(yīng)外型面蒙皮處預(yù)埋或在對應(yīng)骨架適當(dāng)位置設(shè)計金屬平臺，用于與蓋板聯(lián)接固定。