CN107345847A - 一种颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构 - Google Patents

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刘钟坤
胡家亮
张桂江
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Abstract

本发明涉及一种颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其包括弯曲刚度支持机构和旋转刚度支持机构，弯曲刚度支持机构包括支座、转轴、弹性支臂和弹性板，支座及弹性支臂具有用于放置转轴的通孔，转轴设置于通孔内与支座和弹性支臂配合，且转轴与全动翼面固连，支座和弹性支臂均安装于弹性版上；旋转刚度支持机构包括摇臂、顶针及弹簧片，弹簧片固定于弹性版，摇臂一端连接于转轴，另一端通过顶针与弹簧片连接。本发明支持装置通过弯曲刚度支持结构和旋转刚度支持机构实现了对全动翼面模型的弯曲支持刚度和旋转支持刚度的调整，可在一定范围内调整全动翼面模型的支持频率，提高颤振风洞试验的精度。

Description

一种颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构
技术领域
本发明属于飞机结构动力学设计技术领域，尤其涉及一种颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构。
背景技术
全动翼面颤振是飞机在飞行中，由于翼面的固有振动模态与气动力耦合产生的一种气动弹性不稳定现象，需要通过仿真计算和风洞试验来确定颤振边界是否满足飞行包线的要求。
通常，现有的全动翼面颤振模型仅通过转轴模拟弯曲支持刚度，并将转轴直接安装在固定底座上，这种结构形式在低速颤振风洞时通常可以满足设计要求。但在跨音速、超音速等颤振风洞模型设计时，由于载荷较大，当模型需要弯曲支持刚度较低时，转轴直径则相对的设计较小，易出现支持强度不够等问题，造成在试验过程中的强度破坏而使试验模型损坏。同时，由于固定底座模拟的是机身对翼面的支持，而固定底座设计成刚性结构，其支持刚度较大，不能够模拟机身在真实环境下的弹性变形，使颤振模型的支持频率偏高，也会对试验结果造成影响。而将固定底座设计成弹性机身支持形式又存在着工作量大、费用高，频率误差不可调整等问题，因此全动翼面模型中支持刚度问题是颤振风洞模型支持结构设计中急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，用于解决上述任一问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其包括弯曲刚度支持机构和旋转刚度支持机构，
弯曲刚度支持机构包括支座、转轴、弹性支臂和弹性板，支座及弹性支臂具有用于放置转轴的通孔，转轴设置于通孔内与支座和弹性支臂配合，且转轴与全动翼面固连，支座和弹性支臂均安装于弹性版上；
旋转刚度支持机构包括摇臂、顶针及弹簧片，弹簧片固定于弹性版，摇臂一端连接于转轴，另一端通过顶针与弹簧片连接。
进一步的，还包括定位销轴，所述定位销轴为两个且设置于支座与弹性支臂之间，用于使得支座与弹性支臂的通孔同轴。
进一步的，所述定位销轴对称设置于转轴的轴线两侧。
进一步的，所述弹性支臂包括用于放置转轴的支撑部、用于与弹性版连接的固定部及连接于支撑部和固定部的连接部，支撑部、固定部和连接部成一体式。
进一步的，所述连接部的截面成“工”字型。
进一步的，通过调整弹性支臂的尺寸、转轴直径来调节弯曲刚度支持机构的弯曲支持刚度。
进一步的，转轴上与摇臂连接的部位设有凸台，摇臂与转轴连接的一端具有与所述凸台配合使用的配合部，转轴和摇臂通过连接件固定。
进一步的，通过调整摇臂的长度、弹簧片厚度来调节旋转刚度支持机构的旋转支持刚度的调整。
本发明颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持装置通过弯曲刚度支持结构和旋转刚度支持机构实现了对全动翼面模型的弯曲支持刚度和旋转支持刚度的调整，可在一定范围内调整全动翼面模型的支持频率，提高颤振风洞试验的精度，满足全动翼面颤振模型的弹性支持要求，而且其结构强度、刚度好，工作量小，大幅度降低模型了生产成本。本发明结构形式简单，占用空间小，能够满足风洞试验的阻塞度要求。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的全动翼面颤振模型的两铰点弹性连接结构示意图。
图2为本发明中的弹性支臂结构图。
图3为本发明中的弯曲刚度支持机构示意图。
图4为本发明的旋转刚度支持机构示意图。
图5为本发明中的弹簧片结构图。
附图标记：
1-支座，2-弹性支臂，3-定位销轴，4-转轴，5-弹性板，6-弹簧片，7-顶针，8-摇臂，10-全动翼面，21-支撑部，22-固定部，23-连接部，41-凸台，81-配合部。
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。
如图1所示为本发明的全动翼面颤振模型的两铰点弹性连接结构示意图，用于在全动翼面颤振模型与支座等支持机构模型之间设计一个弹性连接结构，其主要分为弯曲刚度支持机构和旋转刚度支持机构。
弯曲刚度支持机构包括支座1、转轴4、弹性支臂2和弹性板5。如图2所示，弹性之臂2包括支撑部21、固定部22及连接部23，支撑部21设有用于放置转轴4的通孔，支座1上也有用于放置转轴4的通孔，转轴4设置于支撑部21和支座1的通孔内，且转轴4与全动翼面10固连，支座1和弹性支臂2的固定部22均安装于弹性版5上，其中支座1固定于弹性板5的上边缘处，而弹性之臂2的固定部22通过连接件固定在弹性板5的一面，由此组成了弯曲刚度支持机构。
其中，弹性支臂2的连接部23剖面可根据刚度要求设计成多种形式，优选地连接部23的截面成“工”字型，技能保证强度、又可以减轻较多的重量。在本发明中，采用多个可互换的弹性支臂2，即可满足弯曲刚度支持机构对全动翼面10的不同弹性支持条件要求。
在本发明中，为了保证安装转轴4的支座1和弹性支臂2之间的同轴度，在本发明中还包括了定位销轴3，定位销轴3为两个且设置于支座1与弹性支臂2之间，用于使得支座1与弹性支臂2的通孔同轴。
在上述实施例中，定位销轴3对称设置于转轴4的轴线两侧，使受力均匀。
如图3及图4所示，本发明中的旋转刚度支持机构包括摇臂8、顶针7及弹簧片6。如图5所示，弹簧片6一端为用于与弹性版5固定的部位，另一端设有孔，用于放置顶针7。转轴4的中部设有凸台41，摇臂8的一端设置成与凸台41配合的部分，使得摇臂8可以连接于转轴4，摇臂8的另一端也设有孔，顶针7设置于摇臂8和弹簧片6的孔内，可在顶针7及摇臂8、弹簧片6的孔内设置螺纹，使得两者配合，最终实现调节顶针7的使用长度，来控制转轴4对全动翼面10的转动刚度的控制，以上变为本发明中的旋转刚度支持机构。
在全动翼面模型的地面试验中，通过采用或调整不同尺寸的弹性支臂和不同直径的转轴来改变弯曲刚度支持结构的弯曲刚度。
通过采用或调整不同长度的摇臂和不同厚度的弹簧片来改变旋转刚度支持机构的旋转刚度。
本发明颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持装置通过弯曲刚度支持结构和旋转刚度支持机构实现了对全动翼面模型的弯曲支持刚度和旋转支持刚度的调整，可在一定范围内调整全动翼面模型的支持频率，提高颤振风洞试验的精度，满足全动翼面颤振模型的弹性支持要求，而且其结构强度、刚度好，工作量小，大幅度降低模型了生产成本。本发明结构形式简单，占用空间小，能够满足风洞试验的阻塞度要求。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，所述弹性支持结构包括弯曲刚度支持机构和旋转刚度支持机构，
弯曲刚度支持机构包括支座(1)、转轴(4)、弹性支臂(2)和弹性板(5)，支座(1)及弹性支臂(2)具有用于放置转轴(4)的通孔，转轴(5)设置于通孔内与支座(1)和弹性支臂(2)配合，且转轴(4)与全动翼面(10)固连，支座(1)和弹性支臂(2)均安装于弹性版(5)上；
旋转刚度支持机构包括摇臂(8)、顶针(7)及弹簧片(6)，弹簧片(6)固定于弹性版(5)，摇臂(8)一端连接于转轴(4)，另一端通过顶针(7)与弹簧片(6)连接。
2.根据权利要求1所述的颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，还包括定位销轴(3)，所述定位销轴(3)为两个且设置于支座(1)与弹性支臂(2)之间，用于使得支座(1)与弹性支臂(2)的通孔同轴。
3.根据权利要求2所述的颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，所述定位销轴(3)对称设置于转轴(4)的轴线两侧。
4.根据权利要求1所述的颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，所述弹性支臂(2)包括用于放置转轴(4)的支撑部(21)、用于与弹性版(5)连接的固定部(22)及连接于支撑部(21)和固定部(22)的连接部(23)，支撑部(21)、固定部(22)和连接部(23)成一体式。
5.根据权利要求4所述的颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，所述连接部(23)的截面成“工”字型。
6.根据权利要求1所述的颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，通过调整弹性支臂(2)的尺寸、转轴(4)直径来调节弯曲刚度支持机构的弯曲支持刚度。
7.根据权利要求1所述的颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，转轴(4)上与摇臂(8)连接的部位设有凸台(41)，摇臂(8)与转轴(4)连接的一端具有与所述凸台(41)配合使用的配合部(81)，转轴(4)和摇臂(8)通过连接件固定。
8.根据权利要求1所述的颤振风洞模型的全动翼面两铰点弹性支持结构，其特征在于，通过调整摇臂(8)的长度、弹簧片(6)厚度来调节旋转刚度支持机构的旋转支持刚度的调整。
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