CN107521719A - 一种机翼地面共振试验风力加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机翼地面共振试验风力加载装置，涉及飞机气动弹性技术领域。所述机翼地面共振试验风力加载装置包含：气动载荷分流疏导结构(2)，所述气动载荷分流疏导结构(2)设置为锥筒结构，所述锥筒结构的小端设置有挡流板(21)，所述挡流板(21)上设置有导流孔(211)；所述气动载荷分流疏导结构(2)通过挡流板(21)安装在机翼(1)的气动压心位置；气动加载机构(3)，所述气动加载机构(3)用于向所述气动载荷分流疏导结构(2)施加气动载荷。本发明的优点在于：本发明可以随着机翼的变形调整加载位置、加载角度及施加载荷的大小，便于模拟飞机各种典型状态的变形，操作流程简单，能大大提高试验效率和结果的可靠性。

Description

一种机翼地面共振试验风力加载装置
技术领域
本发明涉及飞机气动弹性技术领域，具体涉及一种飞机翼地面共振试验风力加载装置。
背景技术
在常规的地面共振试验中，基本不考虑机翼自由端的变形，没有成熟的机翼变形加载方法。但是，对于大展弦比、大柔性飞机而言，其巡航状态的翼尖变形量往往会超过其半翼展的20％，翼尖变形带来的非线性影响已经很非常大；必须在地面试验中提前模拟飞机在空中的大变形情况，摸清飞机在大变形状态下的固有特性，确保飞行安全。为此，需要设计一套适用于地面共振试验的机翼大变形加载方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种机翼地面共振试验风力加载装置，以准确模拟飞机各种典型状态的变形，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种机翼地面共振试验风力加载装置，包含：
气动载荷分流疏导结构，所述气动载荷分流疏导结构设置为锥筒结构，所述锥筒结构的小端设置有挡流板，所述挡流板上设置有导流孔；
所述气动载荷分流疏导结构通过挡流板安装在机翼的气动压心位置；
气动加载机构，所述气动加载机构用于向所述气动载荷分流疏导结构施加气动载荷。
优选的，所述机翼地面共振试验风力加载装置进一步包含支架及调整结构；
所述支架固定安装在地面上；
所述调整结构包含支臂及连杆，所述支臂上设置有滑槽，所述连杆的两端分别与支臂连接，且所述连杆能够沿所述滑槽滑动；
所述支臂安装在支架上，且能够调整在支架上的垂直安装高度；
所述气动加载机构安装在所述连杆上。
优选的，所述调整结构与所述支架通过型面连接。
优选的，所述气动加载机构通过单点螺栓与连杆连接。
优选的，所述气动加载机构为涡喷发动机，所述涡喷发动机通过机座与连杆连接，且涡喷发动机的轴线过所述挡流板的中心。
优选的，所述涡喷发动机与机座通过销轴连接，且所述连接销轴的轴线沿所述涡喷发动机的径向设置。
优选的，所述机翼地面共振试验风力加载装置进一步包含电子调速器及交变整流器，所述电子调速器用于控制涡喷发动机的功率大小，所述交变整流器用于将交流电转换为直流电，转换后的直流电的电压低于转换前交流电的电压，转换后的直流电的电流大于转换前的交流电的电流。
本发明的有益效果在于：
本发明的机翼地面共振试验风力加载装置可以随着机翼的变形调整加载位置、加载角度及施加载荷的大小，便于模拟飞机各种典型状态的变形，且附加影响较小，能满足工程试验要求，操作流程简单，附加成本较低，能大大提高试验效率和结果的可靠性。
附图说明
图1是本发明一实施例的机翼地面共振试验风力加载装置的示意图。
图2是图1所示的机翼地面共振试验风力加载装置的俯视图。
图3是图1所示的机翼地面共振试验风力加载装置中气动载荷分流疏导结构的示意图。
图4是图1所示的机翼地面共振试验风力加载装置中气动加载机构的示意图。
图5是图1所示的机翼地面共振试验风力加载装置中气动加载机构的控制线路图。
其中，1-机翼，2-气动载荷分流疏导结构，21-挡流板，211-导流孔，3-气动加载机构，4-调整结构，41-支臂，42-连杆，5-支架，51-高度调节杆，52-地面支撑板，6-机座，7-电子调速器，8-交变整流器。
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。
如图1至图5所示，一种机翼地面共振试验风力加载装置，包含气动载荷分流疏导结构2及气动加载机构3。
在本实施例中，气动载荷分流疏导结构2设置为锥筒结构，所述锥筒结构的小端设置有挡流板21，挡流板21上设置有导流孔211；其优点在于，气流吹在挡流板21上后，通过挡流板21向机翼施加压力，设置气动载荷分流疏导结构可以提高气动载荷的效率，增加气动力的稳定性，大幅降低紊流带来的气动扰动，部分气流可以经过导流孔211流出，可以增加气动载荷的稳定性。
气动载荷分流疏导结构2在本实施例中设置为圆锥筒；可以理解的是，根据实际工况需求，气动载荷分流疏导结构2可以设置为不同形状，例如，在一个备选实施例中，气动载荷分流疏导结构2外形设置为圆柱形，内部风道设置为圆锥形，只要保证气动载荷分流疏导结构2在靠近气流来源方向的口径大于与机翼接触面的口径即可。
气动载荷分流疏导结构2通过挡流板21安装在机翼1的气动压心位置；气动加载机构3安装在所述气动载荷分流疏导结构2的上方，用于向气动载荷分流疏导结构2施加气动载荷。
在本实施例中，所述机翼地面共振试验风力加载装置进一步包含支架5及调整结构4；
支架5固定安装在地面上；在本实施例中，支架5包含高度调节杆51和地面支撑板52，高度调节杆51设置为空心方管，高度调节杆51的一端与地面支撑板52垂直连接。设置地面支撑板52的优点在于，可以增加支架5的稳定性。
调整结构4包含支臂41及连杆42，支臂41包含两个平行设置的支撑杆，两个支撑杆的端部与高度调节杆51活动连接，所述支撑杆沿长度方向设置有滑槽，连杆42的两端分别与所述支撑杆连接，且连杆42能够沿所述滑槽滑动，用于调节气动加载机构3的位置。
在本实施例中，调整结构4与支架5通过型面连接。调整结构4在所述支撑杆的端部设置有与所述空心方管配合的方形孔。其优点在于，可以确保调整结构4只能在支架5的高度方向移动，而不能发生转动。可以理解的是，调整结构4与支架5还可以通过其它方式连接，例如，在一个备选实施例中，高度调节杆51设置为圆柱杆，且在圆柱杆的轴向设置有导向条，所述导向条突出圆柱杆的表面，相应的，调整结构4上设置有与圆柱杆配合的孔，孔内设置有容纳所述导向条的凹槽，所述导向条可以在所述凹槽内滑动，但仅限于沿圆柱杆的轴线方向滑动，而调整结构4无法绕支架5转动。
支臂41安装在支架5上，且能够调整在支架5上的垂直安装高度；可以理解的是，在支架5的高度调节杆51上沿高度方向可以设置多个定位孔，通过插入销轴固定支臂4的位置。
气动加载机构3安装在连杆42上，用于向气动载荷分流疏导结构2施加气动载荷。
在本实施例中，气动加载机构3通过单点螺栓与连杆42连接。其优点在于，方便调整气动加载机构3的加载角度。
在本实施例中，气动加载机构3为涡喷发动机，所述涡喷发动机通过机座6与连杆42连接，且涡喷发动机的轴线过所述挡流板21的中心。机座1采用U型结构，通过底边与连杆42的中部连接，两侧边用于支撑涡喷发动机。涡喷发动机与机座1的两侧边固定连接。
可以理解的是，涡喷发动机与机座1的连接还可以采用其它的连接形式，例如，在一个备选实施例中，所述涡喷发动机与机座6通过销轴连接，且所述连接销轴的轴线沿所述涡喷发动机的径向设置。其优点在于，涡喷发动机可以沿连接销轴的轴线旋转调整加载角度。
在本实施例中，所述机翼地面共振试验风力加载装置进一步包含电子调速器7及交变整流器8，电子调速器7用于控制涡喷发动机的功率大小，交变整流器8用于将交流电转换为直流电，转换后的直流电的电压低于转换前交流电的电压，转换后的直流电的电流大于转换前的交流电的电流，即将高电压低电流的交流电转换为低电压高电流的直流电，将用于将民用交流电流(220伏，10安)转换为发动机所需的(常用的发动机一般为：32伏，100安)直流电流。其优点在于，电流大，调子调速器7的可控范围大；成品的涡喷发动机主要用于航模或无人机，主要靠电池供电，电压低，为保证功率，只能提高电流。
利用本发明的机翼地面共振试验风力加载装置做试验时，首先需要将气动载荷分流疏导结构2固定在机翼1的气动压心位置；紧接着需要把支架5的地面支撑板52放置在机翼1的正下方；然后施加外力，使得机翼稳定在需要的变形工况位置；调节调整结构4，使得气动加载机构3位于气动载荷分流疏导结构2的正上方；调节机座6，使得气动力加载方向与气动载荷分流疏导结构2的挡流板21垂直；调节连杆42的位置，使得涡喷发动机的对称中心与挡流板21的对称中心重合；然后开启涡喷发动机，施加气动载荷，直到移去外力后机翼1的平衡位置保持不变，锁定气动加载机构控制器，即可完成对当前工况下机翼1变形的施加。
利用本发明的机翼地面共振试验风力加载装置可以随着机翼的变形调整加载位置、加载角度及施加载荷的大小，便于模拟飞机各种典型状态的变形，且附加影响较小，能满足工程试验要求，操作流程简单，附加成本较低，能大大提高试验效率和结果的可靠性。该装置不仅适用于地面共振试验的试验件变形加载，也可以扩展应用到其它有变形加载需求试验(如静力试验的加载)。
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)

1.一种机翼地面共振试验风力加载装置，其特征在于，包含：
气动载荷分流疏导结构(2)，所述气动载荷分流疏导结构(2)设置为锥筒结构，所述锥筒结构的小端设置有挡流板(21)，所述挡流板(21)上设置有导流孔(211)；
所述气动载荷分流疏导结构(2)通过挡流板(21)安装在机翼(1)的气动压心位置；
气动加载机构(3)，所述气动加载机构(3)用于向所述气动载荷分流疏导结构(2)施加气动载荷。
2.如权利要求1所述的机翼地面共振试验风力加载装置，其特征在于：所述机翼地面共振试验风力加载装置进一步包含支架(5)及调整结构(4)；
所述支架(5)固定安装在地面上；
所述调整结构(4)包含支臂(41)及连杆(42)，所述支臂(41)上设置有滑槽，所述连杆(42)的两端分别与支臂(41)连接，且所述连杆能够沿所述滑槽滑动；
所述支臂(41)安装在支架(5)上，且能够调整在支架(5)上的垂直安装高度；
所述气动加载机构(3)安装在所述连杆(42)上。
3.如权利要求2所述的机翼地面共振试验风力加载装置，其特征在于：所述调整结构(4)与所述支架(5)通过型面连接。
4.如权利要求3所述的机翼地面共振试验风力加载装置，其特征在于：所述气动加载机构(3)通过单点螺栓与连杆(42)连接。
5.如权利要求4所述的机翼地面共振试验风力加载装置，其特征在于：所述气动加载机构为涡喷发动机，所述涡喷发动机通过机座(6)与连杆(42)连接，且涡喷发动机的轴线过所述挡流板的中心。
6.如权利要求5所述的机翼地面共振试验风力加载装置，其特征在于：所述涡喷发动机与机座(6)通过销轴连接，且所述连接销轴的轴线沿所述涡喷发动机的径向设置。
7.如权利要求6所述的机翼地面共振试验风力加载装置，其特征在于：所述机翼地面共振试验风力加载装置进一步包含电子调速器(7)及交变整流器(8)，所述电子调速器(7)用于控制涡喷发动机的功率大小，所述交变整流器(8)用于将交流电转换为直流电，转换后的直流电的电压低于转换前交流电的电压，转换后的直流电的电流大于转换前的交流电的电流。
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