CN103954427B - 舵面模型两自由度支撑机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舵面模型两自由度支撑机构，括舵面夹板、弯曲弹簧片、解耦夹板、扭转弹簧片、支座夹板、底座；所述舵面夹板上端夹持舵面模型，所述弯曲弹簧片由所述舵面夹板和所述解耦夹板夹持，以提供弯曲刚度，所述扭转弹簧片由所述解耦夹板和所述支座夹板夹持，以提供扭转刚度，弯曲刚度和扭转刚度相互解耦，所述支座夹板与所述底座相连。本发明将弯曲支撑刚度和扭转支撑刚度解耦，可实现其弯扭支撑刚度的单独设计，且可以方便调节弯曲、扭转节线位置和方向。

Description

舵面模型两自由度支撑机构

技术领域

本发明涉及飞行器风洞试验领域、航空航天领域，特别涉及一种舵面模型两自由度支撑机构，可用于研究弯曲、扭转两自由度支撑条件下的舵面气动弹性特性。

背景技术

飞行器设计过程中会面临诸多气动弹性问题，这些问题常需要采用满足结构动力学相似和气动相似的缩比模型进行风洞试验来研究。对于舵面气动弹性问题，模拟其弯曲、扭转支撑刚度是模型设计的关键，其难点主要在于：

1)由于实际飞行器舵面支撑系统复杂，其缩比模型的弯曲支撑刚度较难用单个特定截面的梁来模拟，故需要将弯曲、扭转刚度解耦分开设计；2)支撑机构的自重、间隙以及摩擦等因素会影响结构设计频率，设计时需尽量减少上述因素的影响。

传统弯扭支撑的解耦设计方法是采用两端轴承支撑的圆轴模拟弯曲刚度，一端固定在弯曲圆轴另一端固定在支座的弹簧片模拟扭转刚度。但这种方法并不能完全将弯扭刚度解耦，扭转弹簧片仍提供一定弯曲刚度，且圆轴支撑需用两个轴承，结构较为复杂。

本发明有效地解决了上述支撑机构的缺点，提供了一种简便且能解决解耦弯扭刚度设计问题的支撑机构形式。

发明内容

本发明解决克服了现有技术的缺点，设计了一种用于气动弹性试验的舵面弯曲、扭转两自由度支撑机构，该支撑机构能够将弯曲、扭转支撑刚度解耦，同时结构简单，附加质量小。

本发明提供的舵面模型两自由度支撑机构的包括舵面夹板、弯曲弹簧片、解耦夹板、扭转弹簧片、支座夹板、底座；所述舵面夹板上端夹持舵面模型，所述弯曲弹簧片提供弯曲刚度，由舵面夹板和解耦夹板夹持，所述扭转弹簧片提供扭转刚度，由解耦夹板和支座夹板夹持，弯曲刚度和扭转刚度相互解耦，支座夹板与底座相连。

优选所述舵面夹板上端用螺钉或铆钉夹持舵面模型根部，下端用螺钉或铆钉夹持弯曲弹簧片的一端，解耦夹板的两端分别用螺钉或铆钉夹持弯曲弹簧片的另一端以及扭转弹簧片的一端，支座夹板用螺钉或铆钉夹持扭转弹簧片的一端，并由螺钉固定在底座上。

优选所述解耦夹板加工成或的形状。

优选所述舵面夹板选用铝合金材料。

优选所述解耦夹板选用铝合金材料。

本发明将弯曲支撑刚度和扭转支撑刚度解耦，可实现弯扭支撑刚度的单独设计，且可以方便调节弯曲、扭转节线位置和方向。本发明与现有技术相比的优点如下：

(1)将弯曲、扭转支撑刚度高度解耦，且结构简单紧凑；

(2)支撑机构有效附加质量小。

附图说明

图1为舵面模型两自由度支撑机构示意图；

图2为舵面模型两自由度支撑机构侧视图；

图3为弹簧片尺寸图。

图中1、舵面模型；2、舵面夹板；3、弯曲弹簧片；4、解耦夹板；5、扭转弹簧片；6、支座夹板；7、底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为舵面模型两自由度支撑机构示意图，舵面模型两自由度支撑机构包括：舵面夹板2、弯曲弹簧片3、解耦夹板4、扭转弹簧片5、支座夹板6和底座7，舵面模型两自由度支撑机构用来支撑舵面模型1。

如图1、图2所示，舵面夹板2上端靠螺钉或铆钉夹持舵面模型1的根部，舵面夹板2下端靠螺钉或铆钉夹持弯曲弹簧片3的一端。解耦夹板4的两端分别靠螺钉或铆钉夹持弯曲弹簧片3的另一端以及扭转弹簧片5的一端。支座夹板6靠螺钉或铆钉夹持扭转弹簧片5的一端，并由螺钉固定在底座7上。弯曲弹簧片3提供弯曲自由度支撑刚度，扭转弹簧片5提供扭转自由度支撑刚度。

在本实施例中，解耦夹板4为形。根据需要模拟舵面弯曲、扭转模态节线位置需求，解耦夹板可以根据实际加工成等形状。舵面夹板2、解耦夹板4选用铝合金材料。

如图3，对于厚度为h，宽度为L，长度为b的弹簧片，其提供的支撑弹性系数为：线弹性系数(单位：N/m)或角弹性系数(单位：N·m/rad)。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种舵面模型两自由度支撑机构，特征在于：包括舵面夹板、弯曲弹簧片、解耦夹板、扭转弹簧片、支座夹板、底座；所述舵面夹板位于所述舵面模型下方，所述解耦夹板位于所述舵面夹板下方，所述弯曲弹簧片位于所述舵面夹板和所述解耦夹板之间，所述支座夹板位于所述解耦夹板的一侧，所述扭转弹簧片位于所述解耦夹板和所述支座夹板之间，所述底座位于所述支座夹板远离解耦夹板的一侧；所述舵面夹板上端夹持舵面模型，所述弯曲弹簧片由所述舵面夹板和所述解耦夹板夹持，以提供弯曲刚度，所述扭转弹簧片由所述解耦夹板和所述支座夹板夹持，以提供扭转刚度，弯曲刚度和扭转刚度相互解耦，所述支座夹板与所述底座相连；所述解耦夹板加工成或的形状。

2.根据权利要求1所述的一种舵面模型两自由度支撑机构，其特征在于：所述舵面夹板上端用螺钉或铆钉夹持所述舵面模型根部，下端用螺钉或铆钉夹持所述弯曲弹簧片的一端，所述解耦夹板的两端分别用螺钉或铆钉夹持所述弯曲弹簧片的另一端以及所述扭转弹簧片的一端，所述支座夹板用螺钉或铆钉夹持所述扭转弹簧片的另一端，并由螺钉固定在所述底座上。

3.根据权利要求1或2所述的一种舵面模型两自由度支撑机构，特征在于：所述舵面夹板选用铝合金材料。

4.根据权利要求1或2所述的一种舵面模型两自由度支撑机构，特征在于：所述解耦夹板选用铝合金材料。