CN103979119A - 一种高机动飞机机翼扭矩载荷的实测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞机飞行载荷实测领域，涉及一种高机动飞机机翼扭矩载荷的实测方法，步骤如下：一，通过机翼有限元计算分析，确定机翼气动载荷对机翼扭矩载荷影响的敏感结构或部位；二，采用敏感扭矩电桥布片方案，扭矩电桥组合技术，实现机翼各剖面的扭矩载荷测试系统；三，依据气动载荷对机翼扭矩载荷影响的敏感结构或部位，进行扭矩载荷的地面校准试验，通过地面校准试验获得外载荷与这些电桥应变计信号的转换关系；四，进行飞行载荷实测飞行试验，得到的飞行中电桥的应变计信号得到机翼各剖面的扭矩载荷。本发明的优点是：针对飞机机翼扭矩载荷实测中的实施难点，解决了扭矩载荷飞行实测试验的实施问题，保证机翼扭矩载荷测试的准确性与高精度。
Description
技术领域
本发明属于飞机结构疲劳寿命计算分析领域，涉及一种高机动飞机机翼扭矩载荷的实测方法。
背景技术
设计飞机使用的载荷主要是通过风洞吹风实验和理论计算并进行弹性修正得到的。而载荷测试得到的载荷是飞机飞行的真实载荷。这两种载荷肯定存在着一定差别，因此飞机设计师都希望通过实测得到飞行载荷，验证设计使用的载荷与真实载荷的一致性，并且进一步修正设计载荷的计算方法。测试机翼某些剖面上的弯矩、扭矩和剪力是应用最多的方式。测试的机翼剖面弯矩、扭矩是通过测试设备和在机翼测试剖面粘贴的弯矩和扭矩电桥得到的。在实际测试中，弯矩的测试结果一般能达到设计要求，而扭矩的测试结果往往达不到设计要求，或者测不出来，究其原因是扭矩载荷实测方法存在一定问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上问题，提供一种针对高机动飞机机翼扭矩载荷的实测方法，解决高机动飞机机翼扭矩载荷实测过程中的测不到扭矩载荷或提高测试结果精度问题。
本方法主要解决的技术难点：高机动飞机机翼测试剖面粘贴的扭矩电桥布片位置选定；高机动飞机机翼测试剖面扭矩电桥组桥方式；高机动飞机机翼测试剖面的扭矩应变计电桥地面校准技术方法。由于机翼的扭矩载荷是由机翼外端部逐渐向根部累积、传递的，它与机翼的传力路径密切相关，一般的简单布片、组桥，将可能造成对于扭矩载荷的相应不敏感，无法标定扭矩载荷，或造成错误的测试结果。
本发明的技术方案是：一种高机动飞机机翼扭矩载荷的实测方法，其特征包括如下步骤：
第一，确定机翼结构的主传力结构或部位，重点是扭矩载荷的传力路径，通过机翼有限元计算分析，确定机翼气动载荷对机翼扭矩载荷影响的敏感结构或部位；
第二，采用敏感扭矩电桥布片方案，扭矩电桥组合技术，实现机翼各剖面的扭矩载荷测试系统；
第三，依据气动载荷对机翼扭矩载荷影响的敏感结构或部位，采用单点加载、多点协调加载，进行扭矩载荷的地面校准试验，通过地面校准试验获得外载荷（各剖面的剪力、弯矩、扭矩）与这些电桥应变计信号的转换关系，即校准矩阵、反变换矩阵；
第四，进行高机动飞机飞行载荷实测飞行试验，高速采集机翼扭矩载荷电桥应变计信号，使用这些转换关系和测试得到的飞行中电桥的应变计信号得到机翼各剖面的扭矩。
本方案的优点是：针对高机动飞机机翼扭矩载荷实测中的实施难点，解决了扭矩载荷飞行实测试验的实施问题，保证高机动机翼扭矩载荷测试的准确性与高精度，同时又具简便性和可操作性。通过本方法，国内首次完成了某型高机动飞机机翼扭矩载荷的高精度实测。
附图说明
图1是高机动飞机机翼扭矩载荷传递的主传力路线示意图
图2是扭矩电桥布片方案示意图
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
下面给出了某高机动飞机机翼扭矩载荷的实测方法的例子。
1.基于机翼传力分析和机翼有限元计算分析，确定机翼扭矩载荷传递的主传力路线为：机翼上下蒙皮1、梁腹板2、翼肋腹板3将机翼扭矩载荷以剪流的形式传递到机翼根部翼肋4、根部上下蒙皮5、根部翼梁6，气动载荷产生的扭矩通过作用在机翼根肋的剪流、机翼梁接头的剪力传递到机身上，达到扭矩平衡。通过机翼有限元计算分析，确定机翼气动载荷对机翼扭矩载荷影响的敏感结构：A-C梁间的上下蒙皮，梁、肋腹板，施加载荷的敏感部位:刚性轴两侧的翼肋与A、C梁交点处；
2.依据确定的敏感结构，选择敏感结构上扭矩敏感部位，即肋腹板、上下蒙皮、1梁腹板，实施扭矩电桥布片方案，即：粘贴剪切应变片，粘贴位置：在1梁、3梁与测量剖面的交线腹板外侧、1梁、3梁间上下蒙皮分别粘贴，分别构建扭矩应变计全桥路电桥，实现机翼各剖面的扭矩载荷测试系统；
3.采用单点加载、多点协调加载，进行扭矩载荷的地面校准试验，对高速采集的应变计数据进行线性回归处理，获得外载荷（各剖面的剪力、弯矩、扭矩）与这些电桥应变计信号的转换关系，即反变换校准矩阵；最后确定的用于计算测试载荷数据的反变换校准矩阵K(3,6)如表1；
表1反变换校准矩阵K(3,6) ×10E-2
4.进行高机动飞机飞行载荷实测飞行试验，高速采集机翼扭矩载荷电桥应变计信号，使用这些反变换校准矩阵和测试得到的飞行中电桥的应变计信号得到机翼各剖面的扭矩。表2为某型高机动飞机飞行实测机翼扭矩。
表2飞行实测机翼扭矩
| 剖面 | Z mm | T kN.m |
| 1 | 0 | 159.754 |
| 2 | 225 | 132.796 |
| 3 | 732 | 86.158 |
| 4 | 1364 | 54.023 |
| 5 | 2001 | 33.157 |
| 6 | 2633 | 12.768 |
Claims (1)
1.一种高机动飞机机翼扭矩载荷的实测方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一，确定机翼结构的主传力结构或部位，重点是扭矩载荷的传力路径，通过机翼有限元计算分析，确定机翼气动载荷对机翼扭矩载荷影响的敏感结构或部位；
第二，采用敏感扭矩电桥布片方案，扭矩电桥组合技术，实现机翼各剖面的扭矩载荷测试系统；
第三，依据气动载荷对机翼扭矩载荷影响的敏感结构或部位，采用单点加载、多点协调加载，进行扭矩载荷的地面校准试验，通过地面校准试验获得外载荷（各剖面的剪力、弯矩、扭矩）与这些电桥应变计信号的转换关系，即校准矩阵、反变换矩阵；
第四，进行飞机飞行载荷实测飞行试验，高速采集机翼扭矩载荷电桥应变计信号，使用这些转换关系和测试得到的飞行中电桥的应变计信号得到机翼各剖面的扭矩。
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