風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，包括外掛物、滾轉(zhuǎn)梁及用于掛于飛行器翼面模型的掛梁；滾轉(zhuǎn)梁設(shè)置在掛梁下方，且滾轉(zhuǎn)梁通過(guò)第一鉸接軸與掛梁鉸接連接，所述第一鉸接軸水平設(shè)置，且第一鉸接軸的軸向與滾轉(zhuǎn)梁的長(zhǎng)度方向一致；所述滾轉(zhuǎn)梁下方設(shè)置有彈性裝置，所述彈性裝置通過(guò)第二鉸接軸與所述滾轉(zhuǎn)梁鉸接連接，所述第二鉸接軸與所述第一鉸接軸垂直；所述外掛物連接在所述彈性裝置上，通過(guò)所述彈性裝置，所述外掛物在垂直方向上能夠相對(duì)所述滾轉(zhuǎn)梁作俯仰運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明提供的風(fēng)洞試驗(yàn)用外掛物顫振模型，能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度振動(dòng)模態(tài)的解耦與模擬，大幅提高了外掛物顫振模型設(shè)計(jì)水平和顫振風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果精度。
【專利說(shuō)明】風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)，尤其涉及一種風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)洞顫振試驗(yàn)主要是指確定飛行器(整體或部件)的顫振臨界速度的試驗(yàn)。當(dāng)飛行達(dá)到一定速度時(shí)，由于空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)彈性振動(dòng)的相互影響，飛行器會(huì)發(fā)生一種稱之為顫振的自激振動(dòng)，這時(shí)的速度叫顫振臨界速度。在設(shè)計(jì)工作中，為了研究機(jī)翼上外掛物(如發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、武器等)對(duì)顫振速度的影響，確保飛行安全，一般需要進(jìn)行顫振模型風(fēng)洞試驗(yàn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在進(jìn)行翼面帶外掛物顫振模型風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，外掛物模型僅模擬了外掛物的俯仰模態(tài)，而機(jī)翼下懸掛的外掛物在氣流中振動(dòng)時(shí)會(huì)同時(shí)呈現(xiàn)出三個(gè)振動(dòng)模態(tài)(俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn))與翼面振動(dòng)模態(tài)耦合?，F(xiàn)有技術(shù)中翼面帶外掛物顫振模型風(fēng)洞試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果僅能反映外掛物俯仰模態(tài)與翼面耦合的顫振結(jié)果，不能體現(xiàn)外掛物模型偏航和滾轉(zhuǎn)模態(tài)兩個(gè)振動(dòng)模態(tài)對(duì)顫振速度的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，能夠?qū)崿F(xiàn)外掛物顫振模型的三自由度振動(dòng)模態(tài)的解耦與模擬，大幅提高了外掛物顫振模型設(shè)計(jì)水平和顫振風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果精度。
[0005]本發(fā)明提供一種風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，包括外掛物、滾轉(zhuǎn)梁及用于掛于飛行器翼面模型的掛梁；
[0006]所述滾轉(zhuǎn)梁設(shè)置在所述掛梁下方，且所述滾轉(zhuǎn)梁通過(guò)第一鉸接軸與所述掛梁鉸接連接，所述第一鉸接軸水平設(shè)置，且所述第一鉸接軸的軸向與所述滾轉(zhuǎn)梁的長(zhǎng)度方向一致；
[0007]所述滾轉(zhuǎn)梁下方設(shè)置有彈性裝置，所述彈性裝置通過(guò)第二鉸接軸與所述滾轉(zhuǎn)梁鉸接連接，所述第二鉸接軸與所述第一鉸接軸垂直；
[0008]所述外掛物連接在所述彈性裝置上，通過(guò)所述彈性裝置，所述外掛物在垂直方向上能夠相對(duì)所述滾轉(zhuǎn)梁作俯仰運(yùn)動(dòng)。
[0009]本發(fā)明提供的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，通過(guò)滾轉(zhuǎn)梁繞第一鉸接軸相對(duì)掛梁滾轉(zhuǎn)、彈性裝置通過(guò)第二鉸接軸相對(duì)滾轉(zhuǎn)梁旋轉(zhuǎn)以及外掛物通過(guò)彈性裝置的俯仰運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度振動(dòng)模態(tài)的解耦與模擬，
[0010]彌補(bǔ)了以往外掛物顫振模型設(shè)計(jì)中僅能模擬外掛物俯仰模態(tài)的不足，大幅提高了外掛物顫振模型設(shè)計(jì)水平和顫振風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為圖2中的部分放大示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明提供一種風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，如圖1及圖2所示，該風(fēng)洞試驗(yàn)用外掛物顫振模型包括外掛物3、滾轉(zhuǎn)梁2及用于掛于飛行器機(jī)翼模型的掛梁I ;
[0015]其中，滾轉(zhuǎn)梁2設(shè)置在掛梁I下方，且滾轉(zhuǎn)梁2通過(guò)第一鉸接軸5與掛梁I鉸接連接，第一鉸接軸5水平設(shè)置，且第一鉸接軸5的軸向與滾轉(zhuǎn)梁2的長(zhǎng)度方向一致，滾轉(zhuǎn)梁2通過(guò)第一鉸接軸5能夠相對(duì)掛梁I滾轉(zhuǎn)；滾轉(zhuǎn)梁2下方設(shè)置有彈性裝置，彈性裝置通過(guò)第二鉸接軸6與滾轉(zhuǎn)梁2鉸接連接，第二鉸接軸6與第一鉸接軸5垂直，彈性裝置通過(guò)第二鉸接軸6能夠相對(duì)滾轉(zhuǎn)梁2旋轉(zhuǎn)；外掛物3連接在彈性裝置上，在彈性裝置的作用下，外掛物在垂直方向上能夠相對(duì)滾轉(zhuǎn)梁2做俯仰運(yùn)動(dòng)，其中俯仰運(yùn)動(dòng)是指外掛物在彈性裝置的彈力作用下所產(chǎn)生的上下振動(dòng)。
[0016]本實(shí)施例中的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，在氣流通過(guò)時(shí)，外掛物3通過(guò)彈性裝置4的彈性可相對(duì)滾轉(zhuǎn)梁2上下俯仰運(yùn)動(dòng)，以模擬俯仰振動(dòng)模態(tài)，同時(shí)，滾轉(zhuǎn)梁2通過(guò)第一鉸接軸5能夠相對(duì)掛梁I滾轉(zhuǎn)，使外掛物3實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，彈性裝置通過(guò)第二鉸接軸6能夠相對(duì)滾轉(zhuǎn)梁2旋轉(zhuǎn)，以使外掛物3實(shí)現(xiàn)偏航運(yùn)動(dòng)，由此，本實(shí)施例提供的外掛物顫振模型能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰、滾轉(zhuǎn)及偏航三自由度振動(dòng)模態(tài)的模擬，外掛物3在氣流中的振動(dòng)為三個(gè)自由度的振動(dòng)模態(tài)與翼面振動(dòng)模態(tài)的耦合。
[0017]本實(shí)施例中，彈性裝置為俯仰彈簧片4，為使外掛物3能夠通過(guò)俯仰彈簧片4做上下俯仰運(yùn)動(dòng)，俯仰彈簧片4的表面與第二鉸接軸6垂直，且俯仰彈簧片4的兩端與外掛物3固定連接，第二鉸接軸6可設(shè)置在俯仰彈簧片4的中間位置。
[0018]本實(shí)施例中，如圖1及圖3所示，俯仰彈簧片4通過(guò)螺栓13與外掛物3固定連接，在外掛物3與俯仰彈簧片4之間設(shè)置有穿設(shè)在螺栓上的第一墊塊9，通過(guò)設(shè)置第一墊塊9調(diào)整外掛物3與俯仰彈簧片4之間的間隙，提高俯仰彈簧片4與外掛物3的裝配精度；同樣的，在俯仰彈簧片4與滾轉(zhuǎn)梁2之間設(shè)置有穿設(shè)在第二鉸接軸6上的第二墊塊10，通過(guò)第二墊塊10可提高俯仰彈簧片4與滾轉(zhuǎn)梁2的裝配精度。
[0019]本實(shí)施例中，為使該三自由度模擬外掛物顫振模型能夠模擬真實(shí)的飛行器翼面顫振模態(tài)，可通過(guò)調(diào)節(jié)該外掛物顫振模型的各階固有頻率，使各階固有頻率下的主振型與真實(shí)的外掛物的振動(dòng)模態(tài)滿足相似比例關(guān)系。該外掛物顫振模型的各階固有頻率與真實(shí)機(jī)翼的固有頻率可通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)測(cè)得。
[0020]對(duì)于本實(shí)施例提供的外掛物顫振模型具有三個(gè)固有頻率，各階固有頻率的調(diào)節(jié)方式如下:
[0021]首先，在掛梁I與滾轉(zhuǎn)梁2之間設(shè)置有滾轉(zhuǎn)彈簧片7，滾轉(zhuǎn)彈簧片7的一端固定在掛梁I上，另一端固定在滾轉(zhuǎn)梁2上，且滾轉(zhuǎn)彈簧片7的表面與第一鉸接軸5平行，通過(guò)設(shè)置滾轉(zhuǎn)彈簧片7，并可通過(guò)改變滾轉(zhuǎn)彈簧片7厚度等各參數(shù)，以調(diào)節(jié)外掛物3在滾轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)的頻率。
[0022]本實(shí)施例中，在滾轉(zhuǎn)梁2與俯仰彈簧片4之間設(shè)置有偏航彈簧桿8，偏航彈簧桿8的一端固定在滾轉(zhuǎn)梁2上，另一端固定在俯仰彈簧片4上，通過(guò)設(shè)置偏航彈簧桿8，并通過(guò)改變偏航彈簧桿8的直徑等參數(shù)，從而調(diào)整外掛物3在偏航振動(dòng)模態(tài)的頻率。
[0023]對(duì)于外掛物3的上下俯仰運(yùn)動(dòng)，可通過(guò)改變俯仰彈簧片4的厚度等參數(shù)來(lái)改變?cè)摳┭稣駝?dòng)模態(tài)的頻率。
[0024]通過(guò)調(diào)整外掛物3在滾轉(zhuǎn)、偏航及俯仰各運(yùn)動(dòng)模態(tài)的頻率，可使該顫振模型的各階固有頻率與真實(shí)結(jié)構(gòu)的各階固有頻率滿足相似比例關(guān)系。
[0025]本實(shí)施例中，如圖3所示，在每個(gè)第一鉸接軸5上設(shè)置有第一軸承11，滾轉(zhuǎn)梁2與掛梁I的相對(duì)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可較為靈活。在第二鉸接軸6上設(shè)置有第二軸承12，具體是在滾轉(zhuǎn)梁2的上下兩個(gè)位置各設(shè)置有一個(gè)第二軸承12，通過(guò)設(shè)置軸承，使俯仰彈簧片4與滾轉(zhuǎn)梁2的旋轉(zhuǎn)靈活。
[0026]本實(shí)施例中，第一鉸接軸5為兩個(gè)，滾轉(zhuǎn)彈簧片7設(shè)置在兩個(gè)第一鉸接軸5的中間，每個(gè)第一鉸接軸5的一端通過(guò)固定塊51連接在滾轉(zhuǎn)梁2上，另一端穿設(shè)在掛梁I的凸起上，由此實(shí)現(xiàn)掛梁I與滾轉(zhuǎn)梁2的鉸接連接。
[0027]本實(shí)施例中，如圖1及圖2所示，在掛梁I上設(shè)置有至少兩個(gè)螺紋孔，掛梁I通過(guò)螺栓14懸掛于機(jī)翼15上。本實(shí)施例提供的外掛物顫振模型懸掛于機(jī)翼上后，在氣流的作用下，外掛物3可實(shí)現(xiàn)俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航三個(gè)自由度的振動(dòng)模態(tài)，彌補(bǔ)以往外掛物顫振模型設(shè)計(jì)中僅能模擬外掛物俯仰模態(tài)的不足，大幅提高了外掛物顫振模型設(shè)計(jì)水平和顫振風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果精度。
[0028]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，包括外掛物、滾轉(zhuǎn)梁及用于掛于飛行器翼面模型的掛梁； 所述滾轉(zhuǎn)梁設(shè)置在所述掛梁下方，且所述滾轉(zhuǎn)梁通過(guò)第一鉸接軸與所述掛梁鉸接連接，所述第一鉸接軸水平設(shè)置，且所述第一鉸接軸的軸向與所述滾轉(zhuǎn)梁的長(zhǎng)度方向一致； 所述滾轉(zhuǎn)梁下方設(shè)置有彈性裝置，所述彈性裝置通過(guò)第二鉸接軸與所述滾轉(zhuǎn)梁鉸接連接，所述第二鉸接軸與所述第一鉸接軸垂直； 所述外掛物連接在所述彈性裝置上，通過(guò)所述彈性裝置，所述外掛物在垂直方向上能夠相對(duì)所述滾轉(zhuǎn)梁作俯仰運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，所述彈性裝置為俯仰彈簧片，所述俯仰彈簧片的表面與所述第二鉸接軸垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，所述俯仰彈簧片的兩端與所述外掛物固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，所述俯仰彈簧片通過(guò)螺栓與所述外掛物連接，在所述外掛物與所述俯仰彈簧片之間設(shè)置有穿設(shè)在所述螺栓上的第一墊塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，還包括滾轉(zhuǎn)彈簧片，所述滾轉(zhuǎn)彈簧片的一端固定在所述掛梁上，另一端固定在所述滾轉(zhuǎn)梁上，且所述滾轉(zhuǎn)彈簧片的表面與所述第一鉸接軸平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，所述第一鉸接軸為兩個(gè)，所述滾轉(zhuǎn)彈簧片在兩個(gè)所述第一鉸接軸之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，還包括偏航彈簧桿，所述偏航彈簧桿的一端固定在所述滾轉(zhuǎn)梁上，另一端固定在所述俯仰彈簧片上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，所述滾轉(zhuǎn)梁與所述俯仰彈簧片之間設(shè)置有穿設(shè)在所述第二鉸接軸上的第二墊塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，所述第一鉸接軸上設(shè)置有第一軸承。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的風(fēng)洞試驗(yàn)用三自由度模擬外掛物顫振模型，其特征在于，所述第二鉸接軸上設(shè)置有第二軸承。
【文檔編號(hào)】G01M9/08GK104048809SQ201410188015
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】路波, 金偉, 余立, 陳園方, 郭洪濤, 陳炎, 呂彬彬, 閆昱, 寇西平, 楊曉娟 申請(qǐng)人:中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心高速空氣動(dòng)力研究所, 成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所