CN111337211B - 一种双机身模型四点支撑固定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双机身模型四点支撑固定装置，属于气动弹性试验技术领域；包括双孔固定弯刀、2个支杆、2个后节点支撑套、2个前节点支撑套、2个前节点柱面固定板、2个前支撑套紧固螺柱；双孔固定弯刀包括2个中空柱状连接筒和1个连接杆；其中1个支杆同轴与其中1个连接筒对接；另1个支杆同轴与另1个连接筒对接；每个支杆的中部外壁套装1个后节点支撑套；每个支杆的轴向头端套装一个前节点支撑套；每个前节点支撑套与对应支杆之间通过1个前支撑套紧固螺柱固连；每个前节点支撑套的顶部对应设置一个前节点柱面固定板；本发明实现了双机身全弹性模型的振动特征试验的弹性固定。

Description

一种双机身模型四点支撑固定装置
技术领域
本发明属于气动弹性试验技术领域，涉及一种双机身模型四点支撑固定装置。
背景技术
一般来说，对于进行气动弹性试验过程中，需要对模型进行弹性支撑，支撑位置应该为模型的振型的节点位置。而对于双机身模型来说，其在机身和机翼两个方向均存在振动，以往对于此类飞行器结构模型的振动试验中在节点位置进行刚性固定。使用螺栓等方式将模型固定于支杆上。
但是，现有的模型固定方式存在着以下不足：
(1)由于支杆支撑位置不一定是机翼的模态支点，因此无法模拟机翼的振动形式。
(2)机身的振动模拟受到干扰，由于边界条件采用固支的方式进行，机身的振动特征也无法模拟。
(3)由于在机身两个或多个位置采用固支，会产生结构超静定，会产生相应的内应力，从而影响实验结果，甚至会对模型产生破坏。
(4)一般很难实现对气动弹性试验的模拟。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种双机身模型四点支撑固定装置，实现了双机身全弹性模型的振动特征试验的弹性固定。
本发明解决技术的方案是：
一种双机身模型四点支撑固定装置，包括双孔固定弯刀、2个支杆、2个后节点支撑套、2个前节点支撑套、2个前节点柱面固定板、2个前支撑套紧固螺柱和外部双机身模型；其中，双孔固定弯刀包括2个中空柱状连接筒和1个连接杆；2个连接筒轴向平行对称分布；连接杆轴向垂直固定安装在2个连接筒之间；其中1个支杆同轴与其中1个连接筒对接；另1个支杆同轴与另1个连接筒对接；每个支杆的中部外壁套装1个后节点支撑套；每个支杆的轴向头端套装一个前节点支撑套；每个前节点支撑套与对应支杆之间通过1个前支撑套紧固螺柱固连；每个前节点支撑套的顶部对应设置一个前节点柱面固定板；外部双机身模型包括2个机身、1个机翼和1个尾翼；2个机身轴向平行对称放置；机翼轴向垂直固定穿过2个机身的头端；尾翼轴向垂直固定安装在2个机身的尾端。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述固定装置还包括2个后节点固定螺栓；外部双机身模型固定安装的方式为：
将2个机身对应套装在2个支杆的外壁；且每个机身与对应支杆之间通过1个后节点固定螺栓固连；机翼放置在2个前节点支撑套的顶部；2个前节点柱面固定板放置在机翼的顶部；通过2个前节点柱面固定板与2个前节点支撑套的夹紧配合，实现对机翼的固定。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述前支撑套紧固螺柱轴向水平放置，且前支撑套紧固螺柱轴向垂直于支杆轴向；实现前节点支撑套以前支撑套紧固螺柱为轴，相对于支杆绕y轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述后节点固定螺栓轴向水平放置，且后节点固定螺栓轴向垂直于支杆轴向；实现机身以后节点固定螺栓为轴，相对于支杆绕y轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述前节点支撑套包括套筒和L形支座；其中，套筒套装在对应支杆的外壁；L形支座固连在套筒的外侧壁；L形支座的顶部设置有柱形面；柱形面的顶部与机翼的下表面接触。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，当机翼通过前节点支撑套和前节点柱面固定板夹紧固连时，实现机翼沿柱形面绕x轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述前节点支撑套采用金属材料；前节点支撑套的弹性模量不低于210GPa；实现前节点支撑套在支撑机翼时，沿z方向产生-3～+3mm的形变。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述柱形面的半径为5-10mm；套筒的半径为5-10mm。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述前节点柱面固定板沿x方向的宽度为20-35mm；柱形面的轴向长度为20-35mm。
在上述的一种双机身模型四点支撑固定装置，所述后节点固定螺栓的头部为螺纹杆结构，底部为直杆结构；底部直杆的直径比头部螺纹杆的直径大2-3mm。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明可以同时体现模型机翼的弯曲情况和机身的弯曲情况，实现对模型的弹性支撑；
(2)本发明相对于传统的支撑方式，该支撑机构约束较少，不约束对于结构振动影响较小的边界条件，能更加真实地体现飞行器在飞行过程中的动力学特征；
(3)本发明相对于传统的支撑方式，该方式在不同方向上对结构位移进行了放松，不会产生结构超静定的情况，内载荷较小，试验结果更加准确。
附图说明
图1为本发明固定装置结构图；
图2为本发明双机身模型示意图；
图3为本发明前节点支撑套示意图；
图4为本发明机翼固定示意图；
图5为本发明后节点固定螺栓示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明提供一种双机身模型四点支撑固定装置，建立双机身结构的全弹性支撑机构，利用弹性支撑方式实现对飞行器结构特征的真实模拟，为双机身结构的研制和革新提供可靠的试验技术支撑。
如图1所示，四点支撑固定装置，主要包括双孔固定弯刀8、2个支杆3、2个后节点支撑套10、2个前节点支撑套4、2个前节点柱面固定板5、2个后节点固定螺栓12、2个前支撑套紧固螺柱13和外部双机身模型；其中，双孔固定弯刀8包括2个中空柱状连接筒81和1个连接杆82；2个连接筒81轴向平行对称分布；连接杆82轴向垂直固定安装在2个连接筒81之间；其中1个支杆3同轴与其中1个连接筒81对接；另1个支杆3同轴与另1个连接筒81对接；每个支杆3的中部外壁套装1个后节点支撑套10；每个支杆3的轴向头端套装一个前节点支撑套4；每个前节点支撑套4与对应支杆3之间通过1个前支撑套紧固螺柱13固连；每个前节点支撑套4的顶部对应设置一个前节点柱面固定板5；如图2所示，外部双机身模型包括2个机身11、1个机翼7和1个尾翼2；2个机身11轴向平行对称放置；机翼7轴向垂直固定穿过2个机身11的头端；尾翼2轴向垂直固定安装在2个机身11的尾端。
外部双机身模型固定安装的方式为：
将2个机身11对应套装在2个支杆3的外壁；且每个机身11与对应支杆3之间通过1个后节点固定螺栓12固连；机翼7放置在2个前节点支撑套4的顶部；2个前节点柱面固定板5放置在机翼7的顶部；通过2个前节点柱面固定板5与2个前节点支撑套4的夹紧配合，实现对机翼7的固定。安装过程中，先将支杆3插入2个中空柱状连接筒81中，将支杆3固定。再在模型机翼位置和机身一节弯曲后节点位置使用前支撑套紧固螺柱13、后支撑套紧固螺柱14分别将前节点支撑套4和后节点支撑套10固定于支杆3上。在前节点，使用前节点柱面固定板5和前节点支撑套4将机翼7夹紧。在后节点使用后节点固定螺栓12将机身11固定于后节点孔形支撑套10上。
前支撑套紧固螺柱13轴向水平放置，且前支撑套紧固螺柱13轴向垂直于支杆3轴向；实现前节点支撑套4以前支撑套紧固螺柱13为轴，相对于支杆3绕y轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。后节点固定螺栓12轴向水平放置，且后节点固定螺栓12轴向垂直于支杆3轴向；实现机身11以后节点固定螺栓12为轴，相对于支杆3绕y轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。试验过程中，前、后节点位置上机翼可以发生绕轴转动，而约束了该位置的平动，更加真实地模拟了飞行器的动力学特征。
如图3所示，前节点支撑套4包括套筒41和L形支座42；其中，套筒41套装在对应支杆3的外壁；L形支座42固连在套筒41的外侧壁；L形支座42的顶部设置有柱形面43；柱形面43的顶部与机翼7的下表面接触。如图4所示，当机翼7通过前节点支撑套4和前节点柱面固定板5夹紧固连时，实现机翼7沿柱形面43绕x轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。前节点支撑套4采用金属材料；前节点支撑套4的弹性模量不低于210GPa；实现前节点支撑套4在支撑机翼7时，沿z方向产生-3～+3mm的形变。柱形面43的半径为5-10mm；套筒41的半径为5-10mm。前节点柱面固定板5沿x方向的宽度为20-35mm；柱形面43的轴向长度为20-35mm。
如图5所示，后节点固定螺栓12的头部为螺纹杆结构，底部为直杆结构；底部直杆的直径比头部螺纹杆的直径大2-3mm。优选L形支座42的水平边为薄金属板，金属板的厚度为1.2mm～2.0mm。优选在前节点柱面固定板5与前节点支撑套4与机翼7主梁表面相切，且切线与支杆3方向平行。优选前节点柱面固定板5与前节点支撑套4的周围各有四个固定螺栓，对两者进行加紧固定，固定螺栓不接触机翼主梁。优选后节点孔形支撑套10与支杆3水平垂直方向设有对称螺纹孔，螺纹孔深度为4mm～8mm。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：包括双孔固定弯刀(8)、2个支杆(3)、2个后节点支撑套(10)、2个前节点支撑套(4)、2个前节点柱面固定板(5)、2个前支撑套紧固螺柱(13)和外部双机身模型；其中，双孔固定弯刀(8)包括2个中空柱状连接筒(81)和1个连接杆(82)；2个连接筒(81)轴向平行对称分布；连接杆(82)轴向垂直固定安装在2个连接筒(81)之间；其中1个支杆(3)同轴与其中1个连接筒(81)对接；另1个支杆(3)同轴与另1个连接筒(81)对接；每个支杆(3)的中部外壁套装1个后节点支撑套(10)；每个支杆(3)的轴向头端套装一个前节点支撑套(4)；每个前节点支撑套(4)与对应支杆(3)之间通过1个前支撑套紧固螺柱(13)固连；每个前节点支撑套(4)的顶部对应设置一个前节点柱面固定板(5)；外部双机身模型包括2个机身(11)、1个机翼(7)和1个尾翼(2)；2个机身(11)轴向平行对称放置；机翼(7)轴向垂直固定穿过2个机身(11)的头端；尾翼(2)轴向垂直固定安装在2个机身(11)的尾端；
所述固定装置还包括2个后节点固定螺栓(12)；外部双机身模型固定安装的方式为：
将2个机身(11)对应套装在2个支杆(3)的外壁；且每个机身(11)与对应支杆(3)之间通过1个后节点固定螺栓(12)固连；机翼(7)放置在2个前节点支撑套(4)的顶部；2个前节点柱面固定板(5)放置在机翼(7)的顶部；通过2个前节点柱面固定板(5)与2个前节点支撑套(4)的夹紧配合，实现对机翼(7)的固定。
2.根据权利要求1所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：所述前支撑套紧固螺柱(13)轴向水平放置，且前支撑套紧固螺柱(13)轴向垂直于支杆(3)轴向；实现前节点支撑套(4)以前支撑套紧固螺柱(13)为轴，相对于支杆(3)绕y轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。
3.根据权利要求2所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：所述后节点固定螺栓(12)轴向水平放置，且后节点固定螺栓(12)轴向垂直于支杆(3)轴向；实现机身(11)以后节点固定螺栓(12)为轴，相对于支杆(3)绕y轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。
4.根据权利要求3所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：所述前节点支撑套(4)包括套筒(41)和L形支座(42)；其中，套筒(41)套装在对应支杆(3)的外壁；L形支座(42)固连在套筒(41)的外侧壁；L形支座(42)的顶部设置有柱形面(43)；柱形面(43)的顶部与机翼(7)的下表面接触。
5.根据权利要求4所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：当机翼(7)通过前节点支撑套(4)和前节点柱面固定板(5)夹紧固连时，实现机翼(7)沿柱形面(43)绕x轴微量旋转，旋转角度为-10°～10°。
6.根据权利要求5所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：所述前节点支撑套(4)采用金属材料；前节点支撑套(4)的弹性模量不低于210GPa；实现前节点支撑套(4)在支撑机翼(7)时，沿z方向产生-3～+3mm的形变。
7.根据权利要求6所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：所述柱形面(43)的半径为5-10mm；套筒(41)的半径为5-10mm。
8.根据权利要求7所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：所述前节点柱面固定板(5)沿x方向的宽度为20-35mm；柱形面(43)的轴向长度为20-35mm。
9.根据权利要求8所述的一种双机身模型四点支撑固定装置，其特征在于：所述后节点固定螺栓(12)的头部为螺纹杆结构，底部为直杆结构；底部直杆的直径比头部螺纹杆的直径大2-3mm。
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