CN108645593B - 一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构 - Google Patents
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Abstract
一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，属于风洞颤振试验技术领域。这种机身整流体结构包括依次连接并固定在底部钢板上的第一锥形体、第二锥形体、第三锥形体、第四锥形体和第五锥形体，第一锥形体包含后锥形外壳和与后锥形外壳形状相配合的内部承力结构后框段，第二锥形体、第三锥形体、第四锥形体和第五锥形体的结合体包含前锥形外壳和与前锥形外壳形状相配合的内部承力结构前框段。后锥形外壳固定在后框段的外侧，前锥形外壳固定在前框段的外侧。该机身整流体结构在保证试验所需的刚强度要求的同时，有效降低结构质量，方便装配；使机身整流体结构内部腾出空间，用于放置相关设备、机构和线路，便于模型结构的设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，属于风洞颤振试验技术领域。
背景技术
在舵面部件颤振风洞试验中，认为机身为刚体结构，只提供机身部分气动力。通常使用整流体结构来模拟机身气动力对舵面的影响。高超声速颤振风洞试验中，传统的整流体结构，通常采用全金属材料或全非金属材料加工制造，存在整流体结构质量过大、加工周期和成本过高、装配困难等缺点。采用传统的整流体结构的试验模型，还存在另一个缺点，即整流体结构为实心结构，没有空间放置试验模型的相关设备和机构，增加模型结构设计的难度。在满足颤振风洞试验所需的刚强度要求下，整流体模型应质量尽量低，装配尽量方便，同时模型内部应提供空间方便进行模型结构设计，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，该机身整流体结构应在保证试验所需的刚强度要求的同时，有效降低结构质量，方便装配；使机身整流体结构内部腾出空间，用于放置相关设备、机构和线路，便于模型结构的设计。
本发明采用的技术方案是：一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，所述试验模型包括一个舵面模型、一个舵面支撑结构和一个机身整流体结构，所述舵面模型通过舵面支撑结构固定连接在底部钢板上，所述机身整流体结构包括依次连接并固定在底部钢板上的第一锥形体、第二锥形体、第三锥形体、第四锥形体和第五锥形体，所述第一锥形体包含后锥形外壳和与后锥形外壳形状相配合的内部承力结构后框段，所述第二锥形体、第三锥形体、第四锥形体和第五锥形体的结合体包含前锥形外壳和与前锥形外壳形状相配合的内部承力结构前框段；所述后框段采用一个固定在底部钢板上的第一横框、多个圆弧形横筋和多个第一纵筋固定连接在一起，圆弧形横筋的一端连接固定在底部钢板上的两个第一纵筋；所述前框段依次设有固定在底部钢板上的第二横框、第三横框、第一隔板和第二隔板，在第二横框与第三横框之间设有一个第一纵梁和两个固定在底部钢板上的第二纵筋，在第三横框与第一隔板之间设有一个第二纵梁；所述后锥形外壳固定在后框段的外侧，前锥形外壳固定在前框段的外侧。
所述第一横框、第二横框和第三横框采用纵、横筋板连接的板状结构或整块板的镂空结构。
所述后框段中的圆弧形横筋和第一纵筋以机身整流体结构对称面对称设置，舵面支撑结构固定连接在底部钢板上，位于后框段上机身整流体结构对称面的中间位置。
所述前框段中第二横框、第三横框、第一隔板、第二隔板及后框段中的第一横框采用经过优化设计的非等厚结构。
所述前框段在盖上前锥形外壳后的内部空间填充包含发泡塑料的轻质材料。
所述后锥形外壳和前锥形外壳采用玻璃钢或碳纤锥复合材料。
所述后框段内部设有存放试验模型的相关设备、机构和管线的空间。
所述机身整流体结构全部采用可拆解的机械连接方式固定连接。
本发明的有益效果是：这种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构包括依次连接并固定在底部钢板上的第一锥形体、第二锥形体、第三锥形体、第四锥形体和第五锥形体，第一锥形体包含后锥形外壳和与后锥形外壳形状相配合的内部承力结构后框段，第二锥形体、第三锥形体、第四锥形体和第五锥形体的结合体包含前锥形外壳和与前锥形外壳形状相配合的内部承力结构前框段。后锥形外壳固定在后框段的外侧，前锥形外壳固定在前框段的外侧。该机身整流体结构在保证试验所需的刚强度要求的同时，有效降低结构质量，方便装配；使机身整流体结构内部腾出空间，用于放置相关设备、机构和线路，便于模型结构的设计。
附图说明
图1是一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构的外形图。
图2是机身整流体结构内部承力结构的装配示意图。
图中：1、舵面模型，2、舵面支撑结构，3、第一锥形体，3a、第一横框，3b、圆弧形横筋，3c、第一纵筋，4、第二锥形体，4a、第二横框，4b、第二纵筋，4c、第一纵梁，5、第三锥形体，5a、第三横框，5b、第二纵梁，6、第四锥形体，6a、第一隔板，7、第五锥形体，7a、第二隔板，8、底部钢板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
图1、2示出了一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构图。图中，
这种高超声速颤振风洞试验模型包括一个舵面模型1、一个舵面支撑结构2和一个机身整流体结构。舵面模型1通过舵面支撑结构2固定连接在底部钢板8上。机身整流体结构包括依次连接并固定在底部钢板8上的第一锥形体3、第二锥形体4、第三锥形体5、第四锥形体6和第五锥形体7。第一锥形体3包含后锥形外壳和与后锥形外壳形状相配合的内部承力结构后框段。第二锥形体4、第三锥形体5、第四锥形体6和第五锥形体7的结合体包含前锥形外壳和与前锥形外壳形状相配合的内部承力结构前框段。后框段采用一个固定在底部钢板8上的第一横框3a、四个圆弧形横筋3b和六个第一纵筋3c固定连接在一起，圆弧形横筋3b的一端连接固定在底部钢板8上的两个第一纵筋3c，另一端连接舵面支撑结构2。前框段依次设有固定在底部钢板8上的第二横框4a、第三横框5a、第一隔板6a和第二隔板7a，在第二横框4a与第三横框5a之间设有一个第一纵梁4c和两个固定在底部钢板8上的第二纵筋4b，在第三横框5a与第一隔板6a之间设有一个第二纵梁5b。后锥形外壳固定在后框段的外侧，前锥形外壳固定在前框段的外侧。
第一横框3a、第二横框4a和第三横框5a采用纵、横筋板连接的板状结构或整块板的镂空结构。前框段在盖上前锥形外壳后的内部空间填充包含发泡塑料的轻质材料。后框段内部设有存放试验模型的相关设备、机构和管线的空间。
后框段中的圆弧形横筋3b和第一纵筋3c以机身整流体结构对称面对称设置，舵面支撑结构2固定连接在后框段上机身整流体结构对称面的中间位置。前框段中第二横框4a、第三横框5a、第一隔板6a、第二隔板7a及后框段中的第一横框3a采用经过优化设计的非等厚结构。后锥形外壳和前锥形外壳采用玻璃钢或碳纤锥复合材料。机身整流体结构全部采用可拆解的机械连接方式固定连接。
采用上述的技术方案，填充轻质材料部分位于内部承力结构的前框段中，形状与前锥形外壳及前框段匹配。在内部承力结构的前框段中，第一纵梁及第二纵梁位于整流体对称面上，与底部钢板接触。第二纵筋与底部钢板、第二横框及第三横框接触。内部承力结构的后框段中，第一纵筋关于整流体对称面对称设置，第一纵筋及圆弧形横筋与后锥形外壳内表面接触。机身整流体结构外形，如附图所示，主体尺寸大约为3.0m×1.0m×0.5m，主要应用玻璃钢或碳纤锥复合材料加工成型。内部承力结构各组件、锥形外壳和底部钢板，全部采用螺栓连接，以便于需要时可以进行拆解。内部承力结构用钢材料加工成型，前框段中第二横框、第三横框、第一隔板、第二隔板及后框段中第一横框为经过优化设计的非等厚结构，在满足刚度要求的基础上，使结构质量最轻。内部承力结构中，后框段结构内部存在空间，可用于安置试验模型的相关设备、机构和管线，方便模型结构设计。
Claims (8)
1.一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，所述试验模型包括一个舵面模型（1）、一个舵面支撑结构（2）和一个机身整流体结构，其特征是：所述舵面模型（1）通过舵面支撑结构（2）固定连接在底部钢板（8）上，所述机身整流体结构包括依次连接并固定在底部钢板（8）上的第一锥形体（3）、第二锥形体（4）、第三锥形体（5）、第四锥形体（6）和第五锥形体（7），所述第一锥形体（3）包含后锥形外壳和与后锥形外壳形状相配合的内部承力结构后框段，所述第二锥形体（4）、第三锥形体（5）、第四锥形体（6）和第五锥形体（7）的结合体包含前锥形外壳和与前锥形外壳形状相配合的内部承力结构前框段；所述后框段采用一个固定在底部钢板（8）上的第一横框（3a）、多个圆弧形横筋（3b）和多个第一纵筋（3c）固定连接在一起，圆弧形横筋（3b）的一端连接固定在底部钢板（8）上的两个第一纵筋（3c）；所述前框段依次设有固定在底部钢板（8）上的第二横框（4a）、第三横框（5a）、第一隔板（6a）和第二隔板（7a），在第二横框（4a）与第三横框（5a）之间设有一个第一纵梁（4c）和两个固定在底部钢板（8）上的第二纵筋（4b），在第三横框（5a）与第一隔板（6a）之间设有一个第二纵梁（5b）；所述后锥形外壳固定在后框段的外侧，前锥形外壳固定在前框段的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，其特征是：所述第一横框（3a）、第二横框（4a）和第三横框（5a）采用纵、横筋板连接的板状结构或整块板的镂空结构。
3.根据权利要求1所述的一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，其特征是：所述前框段在盖上前锥形外壳后的内部空间填充包含发泡塑料的轻质材料。
4.根据权利要求1所述的一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，其特征是：所述后框段内部设有存放试验模型的相关设备、机构和管线的空间。
5.根据权利要求1所述的一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，其特征是：所述后框段中的圆弧形横筋（3b）和第一纵筋（3c）以机身整流体结构对称面对称设置，舵面支撑结构（2）固定连接在底部钢板（8）上，位于后框段上机身整流体结构对称面的中间位置。
6.根据权利要求1所述的一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，其特征是：所述前框段中第二横框（4a）、第三横框（5a）、第一隔板（6a）、第二隔板（7a）及后框段中的第一横框（3a）采用经过优化设计的非等厚结构。
7.根据权利要求1所述的一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，其特征是：所述后锥形外壳和前锥形外壳采用玻璃钢或碳纤锥复合材料。
8.根据权利要求1所述的一种高超声速颤振风洞试验模型的机身整流体结构，其特征是：所述机身整流体结构全部采用可拆解的机械连接方式固定连接。
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