CN108216660A - 一种人工增雨飞机的焰条播散设备安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种人工增雨飞机焰条播撒设备的安装结构，该结构包括焰条播撒设备的安装位置、播撒设备与机身连接方式、连接拉杆和桁架的气动外形、桁架及拉杆的结构形式，并通过计算、风洞试验，验证了该方法对飞机实现增雨功能、同时满足飞机强度和气动性能是有利的。该结构可以有效减小外挂设备引起的飞机阻力增量，使飞机实现增雨功能、满足强度要求、气动性能优异，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及特种飞机领域，更具体地涉及一种用于人工增雨飞机焰条播撒设备的安装结构。
背景技术
人工增雨作业有多种方式：地面增雨火箭弹、飞机增雨作业等。相对前者，有人驾驶的人工增雨飞机其作业系统中包含云层探测、通信指挥、催化作业及信息显示功能，由多种播撒装置将催化剂直接播入云中，可实现对层状可降水云系连续作业，具有高、精、准和大规模增雨的独特优势。
为实现飞机的增雨功能，通常需要在飞机上加装多种外挂设备，这些设备会对飞机的气动特性、飞行性能和操纵性产生影响，如何合理布置外挂设备、设计外挂设备与飞机连接方式、确定连接装置(如桁架、拉杆)的气动外形等，使外挂设备满足使用要求，同时满足强度结构要求、气动性能优异，是人工增雨飞机设计中的重要环节。
发明内容
本发明的目的是提供一种人工增雨飞机焰条播撒设备的合理安装结构，该结构包括焰条播撒设备的安装位置、播撒设备与机身连接方式、连接拉杆和桁架的气动外形、桁架及拉杆的结构形式，并通过计算、风洞试验，验证了该方法对飞机实现增雨功能、同时满足飞机强度和气动性能是有利的。
一种人工增雨飞机焰条播撒设备安装结构，焰条播撒设备通过通过挂架与机身连接，且安装于机身中段左右两侧，挂架包括桁架、拉杆和接头，桁架为工字型型材交叉形成十字型结构，桁架整流罩与机身及焰条播撒设备光滑过渡，桁架内布置线缆；拉杆用于承受纵向受力，拉杆两端与飞机机身侧壁以及桁架连接，拉杆与桁架上表面成40°夹角。拉杆包括杆体和设于杆体两端的双耳耳片，杆体与两端耳片为一体结构，两端耳片与杆体端面为圆滑过渡，拉杆的截面为采用翼型状的流线设计，拉杆上端耳片与飞机机身侧壁外挂接头连接，拉杆下端耳片与挂架的接头连接。
总体来说，根据本发明所述的焰条播撒设备安装布局方式，通过播撒器位置的布置、与机身连接方式、优化拉杆桁架的气动外形、桁架及拉杆的结构形式，可以有效减小外挂设备引起的飞机阻力增量，使飞机实现增雨功能、满足强度要求、气动性能优异，因而应用前景广阔。
5、附图说明
本发明的结构和拉杆桁架等部件的气动设计特征将通过下面附图的描述得到更好的理解。
图1示意性地给出了焰条播撒器在飞机前视图的安装位置；
图2示意性地给出了焰条播撒器在飞机左视图的安装位置；
图3焰条播撒器与机身连接的桁架、拉杆外形；
图4拉杆的切面形状；
图5桁架整流罩；
图6拉杆结构；
图7挂架结构形式。
图中编号说明：101、焰条播撒设备；103、桁架；105、桁架与机身整流包皮；106、拉杆；108、耳片；109、杆体
具体实施方式
通过本发明所述焰条播散设备安装结构，在新舟60人工增雨机上进行加装焰条播撒设备101，以实现人工增雨功能。
桁架103是焰条播散设备101与飞机连接的中间装置，为保证播撒器的正常作业。综合考虑静强度设计、作业工况时的动强度设计、以及结构设计重量最小原则、后续使用维护方便等技术要求，桁架103结构采用工字型型材，十字交叉型结构连接；该形式结构稳定性好，挂架各部件之间通过螺栓连接，结构维护可达性好(如图7)。
根据新舟60飞机的载荷计算结果和应力计算结果，选取新舟60飞机的严重载荷情况：C3A7D2LC(地面受载情况)和G3G5G0VH(空中飞行情况)；根据新舟60型飞机增加人工增雨功能外挂物载荷计算结果，外挂载荷中选取：G4J4E1IR(最小QY)、A3I4Q1VA(最大QZ)、G6A1Q1H5(最大QX)和G9A2A0H2(最小MZ)。共组合出8种载荷工况，如表1所示。
表1焰条播撒器的连接结构静强度计算载荷情况
通过分析和计算，焰条播撒设备101连接结构设计及挂架设计满足静强度要求。
经初步计算，选择结构危险点-上接头及连接区、下接头及连接区进行疲劳强度分析，按照载荷最严重工况分析危险点处应力云图，通过计算结果和应力云图的分析对比，此方案满足疲劳强度要求。
为使桁架103具有更好的气动特性，减少桁架103引起的阻力，根据挂架结构形式，初步确定相应的整流外形，通过CFD计算分析以及风洞试验的验证，最终确定了整流气动外形，整流后的桁架103焰条播撒设备101光滑过渡，桁架与机身整流包皮105将机身与桁架整流罩流线连接，减少桁架103与机身105的干扰阻力，桁架内布置线缆。
拉杆106用于承受纵向受力，拉杆106两端与飞机机身侧壁以及桁架连接，拉杆与桁架上表面成40°夹角。拉杆106包括杆体109和设于杆体两端的双耳耳片108(如图6)，杆体106与两端耳片108为一体结构，两端耳片108与杆体109端面为圆滑过渡，拉杆106的截面采用类似于翼型的流线设计，使用时，拉杆106上端耳片与飞机机身侧壁外挂接头连接，拉杆106下端耳片与挂架的接头连接。对比圆柱形拉杆，此拉杆具有更好的气动特性。在满足强度、疲劳等结构设计的前提下，实现了拉杆功能最优应用。
通过对在中国航空工业空气动力研究院FL-8风洞进行的MA60飞机增雨机气动优化减阻选型低速风洞全机测力试验结果进行分析可知，机身左右两侧加装焰条播撒器后：
a)零升阻力系数增量约为0.008；
b)升力特性基本不变；
c)纵向静稳定性基本不变；
d)横向静稳定性导数基本不变；
e)航向静稳定性导数基本不变；
f)侧力导数基本不变；
综上所述，本发明所述的人工增雨飞机的焰条播撒设备布局方式合理可行，综合考虑了结构设计、强度设计、工艺性、后续使用维护等方便的技术要求，同时具有较优的气动特性，与国内同类飞机上使用的焰条播撒设备布局方式相比，气动特性、结构材料、安全性、维护性、美观性等有了大幅度的提高，有效提高了新舟60特种飞机的市场竞争力。
Claims (2)
1.一种人工增雨飞机焰条播撒设备安装结构，其特征在于焰条播撒设备通过挂架与机身连接，且安装于机身中段左右两侧，所述挂架包括桁架、拉杆和接头，桁架为工字型型材交叉形成十字型结构，桁架整流罩与机身及焰条播撒设备光滑过渡，桁架内布置线缆；拉杆用于承受纵向受力，拉杆两端与飞机机身侧壁以及桁架连接，拉杆与桁架上表面成40°夹角。
2.根据权利要求1所述的一种人工增雨飞机焰条播撒设备安装结构，其特征在于所述拉杆包括杆体和设于杆体两端的双耳耳片，杆体与两端耳片为一体结构，两端耳片与杆体端面为圆滑过渡，拉杆的截面为采用翼型状的流线设计，拉杆上端耳片与飞机机身侧壁外挂接头连接，拉杆下端耳片与挂架的接头连接。
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