CN113044237A - 一种机翼颤振模型 - Google Patents

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陈海
马翔
黄国宁
蒲利东
曾宪昂
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Abstract

一种机翼颤振模型，含有前缘、主盒段和机翼梁，主盒段安装在机翼梁上，所述的前缘含有前缘维形肋、前缘腹板、前缘蒙皮，所述的主盒段含有主盒段维形肋、后缘腹板、主盒段腹板、主盒段蒙皮，前缘通过轴与主盒段的前端铰接，前缘腹板与主盒段的后缘腹板通过操纵索柔性连接。

Description

一种机翼颤振模型
技术领域
本发明属于气动弹性试验技术领域，特别是涉及到一种机翼颤振模型。
背景技术
颤振是飞机的一种自激振动，会造成灾难性的后果，机翼颤振模型是用来进行模拟机翼的颤振试验，颤振试验是确定飞机临界颤振速度的关键试验。
与传统的机翼结构相比，主动柔性机翼结构可以实现机翼形状、厚度、弯度等重要参数的实时改变，所以一方面可以减少甚至取消传统机翼活动面和相关操纵系统，同时可以明显改变机翼非定常气动力的分布，使机翼向外散逸能量，从而达到提高颤振速度、减缓阵风与机动载荷的目的。
传统的机翼颤振模型采用框段式结构，通过金属梁模拟机翼刚度，木质框段模拟机翼外形，结构较为简单。但不能适用于主动柔性机翼等未来机翼结构形式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用主动柔性前缘的机翼颤振模型，通过在机翼上下翼面蒙皮附近布置智能材料驱动器，从而实现机翼前缘形状改变，改变机翼前缘翼型及攻角。
一种机翼颤振模型，含有前缘、主盒段和机翼梁，主盒段安装在机翼梁上，其特征在于，所述的前缘含有前缘维形肋、前缘腹板、前缘蒙皮，所述的主盒段含有主盒段维形肋、后缘腹板、主盒段腹板、主盒段蒙皮，前缘通过轴与主盒段的前端铰接，前缘腹板与主盒段的后缘腹板通过操纵索柔性连接。
采用柔性橡胶连接前缘蒙皮与后缘蒙皮之间缝隙，保证变形时机翼外形的连续性及光顺性；
所述的前缘腹板与后缘腹板的上下两侧分别通过一组操纵索连接。
所述的操纵索采用形状记忆合金丝，前缘腹板与后缘腹板的两侧的形状记忆合金丝分别形成一个独立控制的闭合回路。
前缘腹板与后缘腹板的两侧各有一排对应的连接孔，有两根独立的形状记忆合金丝，一根形状记忆合金丝连接前缘腹板与后缘腹板的一侧，分别以S型回转布局通过连接孔将前缘腹板与后缘腹板的一侧连接。
在前缘腹板与后缘腹板两侧的连接孔内设有空心螺栓，形状记忆合金丝通过空心螺栓连接前缘腹板和后缘腹板，空心螺栓中填充绝缘线夹保证形状记忆合金丝与机翼颤振模型结构绝缘。
通过对形状记忆合金丝加热-冷却循环，使形状记忆合金丝热胀冷缩变形来控制机翼颤振模型前缘相对主盒段的变形。
对形状记忆合金丝的加热方式采用脉宽调制电流加热。
对形状记忆合金丝的冷却方式采用环境风冷却。
本申请的有益效果在于：1)采用主动柔性前缘的颤振模型，将机翼分为前缘和主盒段，前缘与主盒段之间采用铰链连接，利用操纵索来驱动前缘变形，结构简单、驱动效率高。2)操纵索采用形状记忆合金丝并通过电加热和风冷方式使形状记忆合金丝产生变形进而控制颤振模型前缘的变形，实施对主动柔性机翼结构的模拟实验。
以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明的机翼颤振模型轴侧结构示意图；
图2是本发明的机翼颤振模型轴侧结构透视图；
图3是本发明的翼颤振模型俯视图；
其中，1-机翼梁、2-前缘维形肋、3-主盒段维形肋、4-前缘腹板、5-后缘腹板、 6-前缘蒙皮、7-主盒段蒙皮、8-连接支臂、9-形状记忆合金丝、10-空心螺栓、 11-前缘转轴、12-主盒段腹板、13-柔性橡胶、14-绝缘线夹。
具体实施方式
参见附图，下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图3。如图1所示，为本发明机翼颤振模型轴侧结构示意图，一种机翼颤振模型，含有前缘、主盒段和机翼梁1，主盒段安装在机翼梁上，其特征在于，所述的前缘含有前缘维形肋2、前缘腹板4、前缘蒙皮，所述的主盒段含有主盒段维形肋、后缘腹板、主盒段腹板、主盒段蒙皮，前缘通过轴与主盒段的前端铰接，前缘腹板与主盒段的后缘腹板通过操纵索柔性连接。一种采用主动柔性前缘的颤振模型，其特征在于，包括：机翼梁1、前缘维形肋2、主盒段维形肋3、前缘腹板4、后缘腹板5、前缘蒙皮6、主盒段蒙皮7、连接支臂8、SMA形状记忆合金丝9、空心螺栓10、前缘转轴11、主盒段腹板12、柔性橡胶13、绝缘线夹14，模型分为前缘和主盒段两个部分，前缘由前缘维形肋2、前缘腹板4、前缘蒙皮 6组成，主盒段由主盒段维形肋3、后缘腹板5、主盒段蒙皮7、主盒段腹板12 组成，前缘通过前缘转轴11与主盒段结构相连，前缘可绕前缘转轴11转动，主盒段通过连接支臂8安装到机翼梁1上，前缘维形肋2、主盒段维形肋3、前缘腹板4、后缘腹板5采用碳纤维复合材料。
在靠近上下蒙皮附近，SMA形状记忆合金丝9通过空心螺栓10连接前缘腹板 4和后缘腹板5，空心螺栓10中填充绝缘线夹14保证SMA形状记忆合金丝9 与结构的绝缘，上下蒙皮各布置一组SMA形状记忆合金丝9组成回路，通过对SMA形状记忆合金丝9的加热-冷却循环来控制SMA形状记忆合金丝9的变形，，从而带动前缘可绕前缘转轴11转动，SMA形状记忆合金丝9采用 Ti-49.8％Ni合金丝。
前缘与主盒段之间的缝隙采用柔性橡胶13覆盖，保证变形时机翼外形的连续性及光顺性，同时将SMA形状记忆合金丝9夹在其中。
SMA形状记忆合金丝9的加热方式采用脉宽调制(PWM)电流加热。
SMA形状记忆合金丝9的冷却是通过流场的强流动环境。

Claims (9)

1.一种机翼颤振模型，含有前缘、主盒段和机翼梁，主盒段安装在机翼梁上，其特征在于，所述的前缘含有前缘维形肋、前缘腹板、前缘蒙皮，所述的主盒段含有主盒段维形肋、后缘腹板、主盒段腹板、主盒段蒙皮，前缘通过轴与主盒段的前端铰接，前缘腹板与主盒段的后缘腹板通过操纵索柔性连接。
2.如权利要求1所述的机翼颤振模型，其特征在于，采用柔性橡胶连接前缘蒙皮与后缘蒙皮之间缝隙，保证变形时机翼外形的连续性及光顺性。
3.如权利要求1或2所述的机翼颤振模型，其特征在于，所述的前缘腹板与后缘腹板的两侧分别通过一组操纵索连接。
4.如权利要求1或3所述的机翼颤振模型，其特征在于，所述的操纵索采用形状记忆合金丝，前缘腹板与后缘腹板的两侧的形状记忆合金丝分别形成一个独立控制的闭合回路。
5.如权利要求4所述的机翼颤振模型，其特征在于，前缘腹板与后缘腹板的两侧各有一排对应的连接孔，有两根独立的形状记忆合金丝，一根形状记忆合金丝连接前缘腹板与后缘腹板的一侧，分别以S型回转布局通过连接孔将前缘腹板与后缘腹板的一侧连接。
6.如权利要求5所述的机翼颤振模型，其特征在于，在前缘腹板与后缘腹板两侧的连接孔内设有空心螺栓，形状记忆合金丝通过空心螺栓连接前缘腹板和后缘腹板，空心螺栓中填充绝缘线夹保证形状记忆合金丝与机翼颤振模型结构绝缘。
7.如权利要求4或5或6所述的机翼颤振模型，其特征在于，通过对形状记忆合金丝加热-冷却循环，使形状记忆合金丝热胀冷缩变形来控制机翼颤振模型前缘相对主盒段的变形。
8.如权利要求7所述的机翼颤振模型，其特征在于，对形状记忆合金丝的加热方式采用脉宽调制电流加热。
9.如权利要求7所述的机翼颤振模型，其特征在于，对形状记忆合金丝的冷却方式采用环境风冷却。
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Guo Morphing Wing Technologies: Large Commercial Aircraft and Civil Helicopters Edited by A. Concilio et al. Elsevier Butterworth-Heinemann, The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford OX5 1GB, UK. 2017. lv; 911 pp. Illustrated.£ 160. ISBN 978-0-08-100964-2.
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