CN105823688B - 一种翼面前缘曲面结构的承载试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翼面前缘曲面结构的承载试验方法，属于飞机结构强度试验领域。首先沿机翼的展向方向将所述翼面前缘曲面结构划分为若干段；其次，对任一段翼面前缘曲面结构，按梁(3)将所述翼面前缘曲面结构沿机翼弦向方向分为平直段(1)及圆滑段(2)，沿机翼弦向方向将所述平直段(1)等效为具有曲板状蒙皮覆盖的第一试验件，将所述圆滑段(2)等效为具有半圆筒状蒙皮覆盖的第二试验件；最后，在两个试验件两端均设置过渡段，并分别连接夹具，对所述第一试验件及第二试验件进行承载试验。本发明对任一分段的结构，针对不同的弦向曲率变化，应用圆筒、曲板去拟合外形，满足了弯曲、扭转、轴压的组合载荷作用方式，试验准确可行，实用性好。

Description

一种翼面前缘曲面结构的承载试验方法

技术领域

本发明属于飞机结构强度试验领域，尤其涉及一种翼面前缘曲面结构的承载试验方法。

背景技术

飞机翼面前缘结构的外形为典型的双曲面，如图1所述，其沿机翼展向及弦向方向上的形状均不规则，形面复杂，应力分布较为复杂。且其结构蒙皮厚度较薄，承载能力相对较低，如何准确的评价前缘的结构设计与考核结构的承载能力，就成了一个较为突出的问题。

现有技术中，通常将整个机翼结构设计试验件，进行强度的承载试验，由于夹具不能精确定位到该翼面前缘曲面结构处，因此，其受力不可控，也就得不到翼面前缘曲面结构的准确受力情况。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种翼面前缘曲面结构的承载试验方法，用于对上述不规则的翼面前缘曲面结构进行强度承载试验，从剖面形式看，梁前面的部分，近似于一段半圆弧，梁后面的部分，则为一段平滑曲线。因此，针对梁前后两部分不同的曲率变化特点，可将前缘结构以梁为剖面，划分为前后两部分-平直段与圆滑段，分别进行设计分析、试验考核验证。具体的，本发明所述方法包括:

S1、沿机翼的展向方向将所述翼面前缘曲面结构划分为若干段；

S2、对任一段翼面前缘曲面结构，沿机翼弦向方向将所述平直段等效为具有曲板状蒙皮覆盖的第一试验件，将所述圆滑段等效为具有半圆筒状蒙皮覆盖的第二试验件；

S3、沿机翼展向方向在所述第一试验件的两端设置第一过渡段，所述第一过渡段与所述第一试验件对接截面相同，且第一过渡段内的梁厚度大于所述第一试验件内的梁厚度，同理，沿机翼展向方向在所述第二试验件的两端设置第二过渡段，所述第二过渡段与所述第二试验件对接截面相同，且第二过渡段内的梁厚度大于所述第二试验件内的梁厚度，同样，过渡段的蒙皮厚度也可以进行适当加厚，即第一个过渡段的蒙皮厚度大于第一试验件的蒙皮厚度，第二过渡段蒙皮厚度大于第二试验件的蒙皮厚度；

S4、在所述第一过渡段及第二过渡段两端分别设置夹具，分别对所述第一试验件及第二试验件进行承载试验。

优选的是，在所述步骤S1中，将所述翼面前缘曲面结构沿机翼的展向依据结构布置划分为若干段。

上述方案中优选的是，在所述步骤S1中，将所述翼面前缘曲面结构沿机翼的展向方向等长划分。

上述方案中优选的是，所述翼面前缘曲面结构包括梁及蒙皮，在所述步骤S2中，所述第二试验件为半圆筒结构，所述半圆筒结构包括平面梁及自所述平面梁两端向同一方向延伸形成弧面对接的蒙皮，所述平面梁及蒙皮内设置有半圆形隔板，以形成对所述蒙皮及平面梁的支持；所述第一试验件为盒状结构，所述盒状结构包括对立设置的主梁及辅梁，主梁及辅梁之间通过曲板形状的蒙皮连接，所述盒状结构内部设置有梯形隔板，以形成对所述蒙皮、主梁及辅梁的支持。

上述方案中优选的是，所述半圆形隔板及梯形隔板上均设置有通孔，用于应变片线缆通过。

上述方案中优选的是，在所述步骤S3中，沿机翼展向方向上，所述第一过渡段长度小于第一试验件长度，所述第二过渡段长度小于第二试验件长度。

上述方案中优选的是，在所述步骤S4中，所述夹具为对接带板，所述第二过渡段通过其内的平面梁连接所述对接带板，所述第一过渡段通过其内的主梁及辅梁连接所述对接带板。

优选的是，所述对接带板上设置有螺孔，通过螺栓对接在加载夹具及支持夹具上。

本发明对翼面前缘曲面结构的试验验证，根据蒙皮曲率的变化特点，展向拟合分解成了多段曲面，每小段可近似认为等直段，从而通过选取任一分段进行模拟试验，即可验证结构的设计。同时，本发明对任一分段的结构，针对不同的弦向曲率变化，应用圆筒、曲板去拟合外形，便于设计加工，通过螺栓的连接方式将对接带板与夹具进行连接，满足了弯曲、扭转、轴压的组合载荷作用方式，试验准确可行，实用性好。

附图说明

图1为本发明翼面前缘曲面结构及其划分示意图。

图2为图1所示实施例的圆滑段结构示意图。

图3为图1所示实施例的平直段结构示意图。

其中，1为平直段，2为圆滑段，3为梁，4为蒙皮，5为半圆形隔板，6为梯形隔板，7为第一对接带板，8为第二对接带板；

31为平面梁，32为主梁，33为辅梁。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种翼面前缘曲面结构的承载试验方法，用于对上述不规则的翼面前缘曲面结构进行强度承载试验，从剖面形式看，梁3前面的部分，近似于一段半圆弧，梁后面的部分，则为一段平滑曲线。因此，针对梁前后两部分不同的曲率变化特点，可将前缘结构以梁3为剖面，划分为前后两部分-平直段1与圆滑段2，如图1所示，分别进行设计分析、试验考核验证。具体的，本发明所述方法包括:

S1、沿机翼的展向方向将所述翼面前缘曲面结构划分为若干段，参考图1，本发明机翼展向上取长度为L的一段作为试验件的主考核区；

S2、对任一段翼面前缘曲面结构，沿机翼弦向方向将所述平直段等效为具有曲板状蒙皮覆盖的第一试验件，将所述圆滑段等效为具有半圆筒状蒙皮覆盖的第二试验件；

S3、沿机翼展向方向在所述第一试验件的两端设置第一过渡段，所述第一过渡段与所述第一试验件对接截面相同，且第一过渡段内的梁厚度大于所述第一试验件内的梁厚度，同理，沿机翼展向方向在所述第二试验件的两端设置第二过渡段，所述第二过渡段与所述第二试验件对接截面相同，且第二过渡段内的梁厚度大于所述第二试验件内的梁厚度，同样，过渡段的蒙皮厚度也可以进行适当加厚；

S4、在所述第一过渡段及第二过渡段两端分别设置夹具，分别对所述第一试验件及第二试验件进行承载试验。

首先需要说明的是，翼面前缘曲面结构沿机翼展向的曲率变化较为平缓，在一段长度内(比如图1中L)，近似于等直段，可以理解，L的长度越短越好，然而为考虑试验过程中的加载操作方便以及沿机翼展向的曲率变化特性，在所述步骤S1中，一般将所述翼面前缘曲面结构沿机翼的展向依据结构布置划分为若干段。

在一个备选实施方式中，一般取至少三段上述长度进行试验，并根据试验取平均值最为最终试验结果，据此，一般要求在所述步骤S1中，将所述翼面前缘曲面结构沿机翼的展向方向等长划分。

本实施例中，参考图1、图3，所述翼面前缘曲面结构包括梁3及蒙皮4，在所述步骤S2中，其中，如图2所示，所述第二试验件为半圆筒结构，所述半圆筒结构包括平面梁31及自所述平面梁31两端向同一方向延伸形成弧面对接的蒙皮4(图2中未标出，可参考图3所示)，所述平面梁31及蒙皮4内设置有半圆形隔板5，所述第二试验件为盒状结构，参考图3，所述盒状结构包括对立设置的主梁32及辅梁33，主梁32及辅梁33之间通过曲板形状的蒙皮4连接。所述蒙皮4通过梯形隔板6支撑。

可以理解的是，半圆形隔板5及梯形隔板6的数量至少为两个，两个支撑架之间的梁及蒙皮为试验考核区，其与真实的机翼翼面(图1)结构、形状、材料尺寸等均相同，试验件两端的过渡段则适当加强，包括梁、蒙皮厚度加强。可以理解的是，一般过渡段的长度少于考核区，其仅仅是通过对过渡段的梁厚度加强来连接对接带板7、8，从而保证强度，避免考核区的蒙皮过早失稳。过渡段长度要适宜，过短则不能保证作用在对接带板处的承载力完全(或基本完全)作用到考核区，过长则过渡段刚度难以达到要求。

本实施例中，所述半圆形隔板5及梯形隔板6上均设置有通孔，用于应变片线缆通过。

可以理解的是，在所述步骤S4中，所述夹具为对接带板，所述第一过渡段通过其内的平面梁31连接第二对接带板8，所述第二过渡段通过其内的主梁32及辅梁33连接第一对接带板7。

本实施例中，所述对接带板上设置有螺孔，通过螺栓对接在加载夹具及支持夹具上。

本发明对翼面前缘曲面结构的试验验证，根据蒙皮曲率的变化特点，展向拟合分解成了多段曲面，每小段可近似认为等直段，从而通过选取任一分段进行模拟试验，即可验证结构的设计。同时，本发明对任一分段的结构，针对不同的弦向曲率变化，应用圆筒、曲板去拟合外形，便于设计加工，通过螺栓的连接方式将对接带板与夹具进行连接，满足了弯曲、扭转、轴压的组合载荷作用方式，试验准确可行，实用性好。

最后需要指出的是：以上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精神和范围。

Claims (7)

1.一种翼面前缘曲面结构的承载试验方法，其特征在于,所述方法包括:

S1、沿机翼的展向方向将所述翼面前缘曲面结构划分为若干段；

S2、对任一段翼面前缘曲面结构，按梁(3)将所述翼面前缘曲面结构沿机翼弦向方向分为平直段(1)及圆滑段(2)，沿机翼弦向方向将所述平直段(1)等效为具有曲板状蒙皮覆盖的第一试验件，将所述圆滑段(2)等效为具有半圆筒状蒙皮覆盖的第二试验件；

S3、沿机翼展向方向在所述第一试验件的两端设置第一过渡段，所述第一过渡段与所述第一试验件对接截面相同，且第一过渡段内的梁及蒙皮厚度大于所述第一试验件内的梁及蒙皮厚度，同理，沿机翼展向方向在所述第二试验件的两端设置第二过渡段，所述第二过渡段与所述第二试验件对接截面相同，且第二过渡段内的梁及蒙皮厚度大于所述第二试验件内的梁及蒙皮厚度；

S4、在所述第一过渡段及第二过渡段两端分别设置夹具，分别对所述第一试验件及第二试验件进行承载试验。

2.如权利要求1所述的翼面前缘曲面结构的承载试验方法，其特征在于：在所述步骤S1中，将所述翼面前缘曲面结构沿机翼的展向方向等长划分。

3.如权利要求1所述的翼面前缘曲面结构的承载试验方法，其特征在于：所述翼面前缘曲面结构包括梁及蒙皮，在所述步骤S2中，所述第二试验件为半圆筒结构，所述半圆筒结构包括平面梁及自所述平面梁两端向同一方向延伸形成弧面对接的蒙皮，所述平面梁及蒙皮内设置有半圆形隔板，以形成对所述蒙皮及平面梁的支持；所述第一试验件为盒状结构，所述盒状结构包括对立设置的主梁及辅梁，主梁及辅梁之间通过曲板形状的蒙皮连接，所述盒状结构内部设置有梯形隔板，以形成对所述蒙皮、主梁及辅梁的支持。

4.如权利要求3所述的翼面前缘曲面结构的承载试验方法，其特征在于：所述半圆形隔板及梯形隔板上均设置有通孔，用于应变片线缆通过。

5.如权利要求1所述的翼面前缘曲面结构的承载试验方法，其特征在于：在所述步骤S3中，沿机翼展向方向上，所述第一过渡段长度小于第一试验件长度，所述第二过渡段长度小于第二试验件长度。

6.如权利要求1所述的翼面前缘曲面结构的承载试验方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述夹具为对接带板，所述第二过渡段通过其内的平面梁连接所述对接带板，所述第一过渡段通过其内的主梁及辅梁连接所述对接带板。

7.如权利要求6所述的翼面前缘曲面结构的承载试验方法，其特征在于：所述对接带板上设置有螺孔，通过螺栓对接在加载夹具及支持夹具上。