[發(fā)明專利]一種彈翼氣動載荷模擬加載裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811301503.7
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109387357B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設計）人: 張曉天;李曉剛;劉家欣;王睿青;朱浩;郝大千
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M5/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 徐麗

1.一種彈翼氣動載荷模擬加載裝置，其特征在于，包括第一固定面、第二固定面、橫梁、加載螺桿、由多級杠桿形成的加載杠桿系統和加載塊；所述第一固定面和所述第二固定面相對設置，所述橫梁固定連接在兩個固定面之間且所述橫梁垂直于第一固定面和第二固定面；所述第一固定面上設置有位于同一水平線上的第一固定塊和第二固定塊，所述第一固定塊和所述第二固定塊用于將彈翼固定在所述第一固定面上；所述加載螺桿貫穿所述橫梁，所述加載螺桿的下端向加載杠桿系統中的一級杠桿施加總載荷，所述加載杠桿系統中各末級杠桿的兩端分別位于加載塊上各載荷施加點的位置處；所述加載塊位于所述彈翼的上方，且與所述彈翼的形狀相匹配；

所述橫梁為兩條工字梁，兩條工字梁的翼緣位于同一水平面上，且兩條工字梁之間預留有所述加載螺桿可穿過的距離；兩條工字梁的上翼緣上還固定設置有加載座，所述加載座開設有與所述加載螺桿的螺紋相適配的螺紋孔；所述加載螺桿貫穿所述加載座。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加載塊與所述彈翼之間設有橡膠墊，用于使加載塊的傳力更加均勻。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述加載螺桿的下端設有傳感器，用于測量所述加載螺桿施加在一級杠桿上的總載荷。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，在所述加載螺桿的下端還設有傳力球，所述傳力球位于加載螺桿的下端和傳感器之間，所述傳力球為圓狀。

5.根據權利要求1-4任一項所述的裝置，其特征在于，所述加載螺桿的上端為方形或六棱柱形。

6.一種彈翼氣動載荷模擬加載方法，其特征在于，應用于如權利要求1-5任一項所述的裝置，包括：

確定彈翼的氣動載荷分布，所述氣動載荷分布包括所述彈翼表面每一面元的壓力；

根據所述彈翼表面每一面元的壓力，獲得所述彈翼的翼面升力及翼面壓心位置；

將所述彈翼的翼面劃分為若干分塊，根據每一分塊的形心確定向加載塊施加載荷的加載杠桿系統中各末級杠桿兩端所在的各載荷施加點的位置；

根據所述翼面升力、所述翼面壓心位置以及最小變形能原理，確定各載荷施加點的載荷。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據所述翼面升力、所述翼面壓心位置以及最小變形能原理，確定各載荷施加點的載荷，包括：

根據力與力矩的平衡關系獲得第一方程組，所述第一方程組為

其中，L為翼面升力，x_L、y_L為翼面壓心位置的坐標，n為載荷施加點的數量，L_i為各載荷施加點的載荷，x_i、y_i為各載荷施加點的坐標，i＝1,2,3,…,n；以及

根據所述翼面壓心位置與各載荷施加點間的虛擬梁變形能U，以及拉格朗日乘子法，建立極值函數F(λ,λ_x,λ_y)，

其中，EI為虛擬梁的抗彎剛度，l_i為各載荷施加點與翼面壓心位置形成的虛擬梁長度；以及獲得第二方程組，所述第二方程組為

根據所述第一方程組以及所述第二方程組計算獲得各載荷施加點的載荷L_i。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述確定彈翼的氣動載荷分布，包括：

通過風洞試驗獲得所述彈翼表面每一面元的壓力。