CN104048809B - 风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,包括外挂物、滚转梁及用于挂于飞行器翼面模型的挂梁;滚转梁设置在挂梁下方,且滚转梁通过第一铰接轴与挂梁铰接连接,所述第一铰接轴水平设置,且第一铰接轴的轴向与滚转梁的长度方向一致;所述滚转梁下方设置有弹性装置,所述弹性装置通过第二铰接轴与所述滚转梁铰接连接,所述第二铰接轴与所述第一铰接轴垂直;所述外挂物连接在所述弹性装置上,通过所述弹性装置,所述外挂物在垂直方向上能够相对所述滚转梁作俯仰运动。本发明提供的风洞试验用外挂物颤振模型,能够实现三自由度振动模态的解耦与模拟,大幅提高了外挂物颤振模型设计水平和颤振风洞试验结果精度。

Description

风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型
技术领域
[0001]本发明涉及风洞试验技术,尤其涉及一种风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型。
背景技术
[0002]风洞颤振试验主要是指确定飞行器(整体或部件)的颤振临界速度的试验。当飞行达到一定速度时,由于空气动力和结构弹性振动的相互影响,飞行器会发生一种称之为颤振的自激振动,这时的速度叫颤振临界速度。在设计工作中,为了研究机翼上外挂物(如发动机、油箱、武器等)对颤振速度的影响,确保飞行安全,一般需要进行颤振模型风洞试验。
[0003]现有技术中,在进行翼面带外挂物颤振模型风洞试验时,外挂物模型仅模拟了外挂物的俯仰模态,而机翼下悬挂的外挂物在气流中振动时会同时呈现出三个振动模态(俯仰、偏航和滚转)与翼面振动模态耦合。现有技术中翼面带外挂物颤振模型风洞试验的试验结果仅能反映外挂物俯仰模态与翼面耦合的颤振结果,不能体现外挂物模型偏航和滚转模态两个振动模态对颤振速度的影响。
发明内容
[0004]本发明提供一种风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,能够实现外挂物颤振模型的三自由度振动模态的解耦与模拟,大幅提高了外挂物颤振模型设计水平和颤振风洞试验结果精度。
[0005]本发明提供一种风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,包括外挂物、滚转梁及用于挂于飞行器翼面模型的挂梁;
[0006]所述滚转梁设置在所述挂梁下方,且所述滚转梁通过第一铰接轴与所述挂梁铰接连接,所述第一铰接轴水平设置,且所述第一铰接轴的轴向与所述滚转梁的长度方向一致;
[0007]所述滚转梁下方设置有弹性装置,所述弹性装置通过第二铰接轴与所述滚转梁铰接连接,所述第二铰接轴与所述第一铰接轴垂直;
[0008]所述外挂物连接在所述弹性装置上,通过所述弹性装置,所述外挂物在垂直方向上能够相对所述滚转梁作俯仰运动。
[0009]本发明提供的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,通过滚转梁绕第一铰接轴相对挂梁滚转、弹性装置通过第二铰接轴相对滚转梁旋转以及外挂物通过弹性装置的俯仰运动,能够实现三自由度振动模态的解耦与模拟,
[0010]弥补了以往外挂物颤振模型设计中仅能模拟外挂物俯仰模态的不足,大幅提高了外挂物颤振模型设计水平和颤振风洞试验结果精度。
附图说明
[0011]图1为本发明实施例提供的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型结构示意图;
[0012]图2为本发明实施例提供的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型剖面结构示意图;
[0013]图3为图2中的部分放大示意图。
具体实施方式
[0014]本发明提供一种风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,如图1及图2所示,该风洞试验用外挂物颤振模型包括外挂物3、滚转梁2及用于挂于飞行器机翼模型的挂梁I;
[0015]其中,滚转梁2设置在挂梁I下方,且滚转梁2通过第一铰接轴5与挂梁I铰接连接,第一铰接轴5水平设置,且第一铰接轴5的轴向与滚转梁2的长度方向一致,滚转梁2通过第一铰接轴5能够相对挂梁I滚转;滚转梁2下方设置有弹性装置,弹性装置通过第二铰接轴6与滚转梁2铰接连接,第二铰接轴6与第一铰接轴5垂直,弹性装置通过第二铰接轴6能够相对滚转梁2旋转;外挂物3连接在弹性装置上,在弹性装置的作用下,外挂物在垂直方向上能够相对滚转梁2做俯仰运动,其中俯仰运动是指外挂物在弹性装置的弹力作用下所产生的上下振动。
[0016]本实施例中的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,在气流通过时,外挂物3通过弹性装置4的弹性可相对滚转梁2上下俯仰运动,以模拟俯仰振动模态,同时,滚转梁2通过第一铰接轴5能够相对挂梁I滚转,使外挂物3实现滚转运动,弹性装置通过第二铰接轴6能够相对滚转梁2旋转,以使外挂物3实现偏航运动,由此,本实施例提供的外挂物颤振模型能够实现俯仰、滚转及偏航三自由度振动模态的模拟,外挂物3在气流中的振动为三个自由度的振动模态与翼面振动模态的耦合。
[0017]本实施例中,弹性装置为俯仰弹簧片4,为使外挂物3能够通过俯仰弹簧片4做上下俯仰运动,俯仰弹簧片4的表面与第二铰接轴6垂直,且俯仰弹簧片4的两端与外挂物3固定连接,第二铰接轴6可设置在俯仰弹簧片4的中间位置。
[0018]本实施例中,如图1及图3所示,俯仰弹簧片4通过螺栓13与外挂物3固定连接,在外挂物3与俯仰弹簧片4之间设置有穿设在螺栓上的第一垫块9,通过设置第一垫块9调整外挂物3与俯仰弹簧片4之间的间隙,提高俯仰弹簧片4与外挂物3的装配精度;同样的,在俯仰弹簧片4与滚转梁2之间设置有穿设在第二铰接轴6上的第二垫块10,通过第二垫块10可提高俯仰弹簧片4与滚转梁2的装配精度。
[0019]本实施例中,为使该三自由度模拟外挂物颤振模型能够模拟真实的飞行器翼面颤振模态,可通过调节该外挂物颤振模型的各阶固有频率,使各阶固有频率下的主振型与真实的外挂物的振动模态满足相似比例关系。该外挂物颤振模型的各阶固有频率与真实机翼的固有频率可通过模态试验测得。
[0020]对于本实施例提供的外挂物颤振模型具有三个固有频率,各阶固有频率的调节方式如下:
[0021]首先,在挂梁I与滚转梁2之间设置有滚转弹簧片7,滚转弹簧片7的一端固定在挂梁I上,另一端固定在滚转梁2上,且滚转弹簧片7的表面与第一铰接轴5平行,通过设置滚转弹簧片7,并可通过改变滚转弹簧片7厚度等各参数,以调节外挂物3在滚转振动模态的频率。
[0022]本实施例中,在滚转梁2与俯仰弹簧片4之间设置有偏航弹簧杆8,偏航弹簧杆8的一端固定在滚转梁2上,另一端固定在俯仰弹簧片4上,通过设置偏航弹簧杆8,并通过改变偏航弹簧杆8的直径等参数,从而调整外挂物3在偏航振动模态的频率。
[0023]对于外挂物3的上下俯仰运动,可通过改变俯仰弹簧片4的厚度等参数来改变该俯仰振动模态的频率。
[0024]通过调整外挂物3在滚转、偏航及俯仰各运动模态的频率,可使该颤振模型的各阶固有频率与真实结构的各阶固有频率满足相似比例关系。
[0025]本实施例中,如图3所示,在每个第一铰接轴5上设置有第一轴承11,滚转梁2与挂梁I的相对滚转运动可较为灵活。在第二铰接轴6上设置有第二轴承12,具体是在滚转梁2的上下两个位置各设置有一个第二轴承12,通过设置轴承,使俯仰弹簧片4与滚转梁2的旋转灵活。
[0026]本实施例中,第一铰接轴5为两个,滚转弹簧片7设置在两个第一铰接轴5的中间,每个第一铰接轴5的一端通过固定块51连接在滚转梁2上,另一端穿设在挂梁I的凸起上,由此实现挂梁I与滚转梁2的铰接连接。
[0027]本实施例中,如图1及图2所示,在挂梁I上设置有至少两个螺纹孔,挂梁I通过螺栓14悬挂于机翼15上。本实施例提供的外挂物颤振模型悬挂于机翼上后,在气流的作用下,夕卜挂物3可实现俯仰、滚转、偏航三个自由度的振动模态,弥补以往外挂物颤振模型设计中仅能模拟外挂物俯仰模态的不足,大幅提高了外挂物颤振模型设计水平和颤振风洞试验结果精度。
[0028]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,包括外挂物、滚转梁及用于挂于飞行器翼面模型的挂梁; 所述滚转梁设置在所述挂梁下方,且所述滚转梁通过第一铰接轴与所述挂梁铰接连接,所述第一铰接轴水平设置,且所述第一铰接轴的轴向与所述滚转梁的长度方向一致; 所述滚转梁下方设置有弹性装置,所述弹性装置通过第二铰接轴与所述滚转梁铰接连接,所述第二铰接轴与所述第一铰接轴垂直; 所述外挂物连接在所述弹性装置上,通过所述弹性装置,所述外挂物在垂直方向上能够相对所述滚转梁作俯仰运动。
2.根据权利要求1所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,所述弹性装置为俯仰弹簧片,所述俯仰弹簧片的表面与所述第二铰接轴垂直。
3.根据权利要求2所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,所述俯仰弹簧片的两端与所述外挂物固定连接。
4.根据权利要求3所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,所述俯仰弹簧片通过螺栓与所述外挂物连接,在所述外挂物与所述俯仰弹簧片之间设置有穿设在所述螺栓上的第一垫块。
5.根据权利要求1所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,还包括滚转弹簧片,所述滚转弹簧片的一端固定在所述挂梁上,另一端固定在所述滚转梁上,且所述滚转弹簧片的表面与所述第一铰接轴平行。
6.根据权利要求5所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,所述第一铰接轴为两个,所述滚转弹簧片在两个所述第一铰接轴之间。
7.根据权利要求2所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,还包括偏航弹簧杆,所述偏航弹簧杆的一端固定在所述滚转梁上,另一端固定在所述俯仰弹簧片上。
8.根据权利要求2所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,所述滚转梁与所述俯仰弹簧片之间设置有穿设在所述第二铰接轴上的第二垫块。
9.根据权利要求1-8任一所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,所述第一铰接轴上设置有第一轴承。
10.根据权利要求1-8任一所述的风洞试验用三自由度模拟外挂物颤振模型,其特征在于,所述第二铰接轴上设置有第二轴承。
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