[发明专利]颤振风洞试验模型弯曲-扭转刚度非耦合模拟机构

说明书

技术领域

本发明属于航空技术领域中颤振模型设计与风洞试验技术领域，特别是涉及一种能够在颤振模型风洞试验中独立变化弯曲和扭转刚度的机构。

背景技术

全动翼面颤振特性分析研究包含两个方面的内容：1）利用动力有限元模型进行分析计算；2）利用模型风洞试验进行试验研究。

利用有限元数学分析模型可以在模型中独立地变化弯曲和扭转刚度，研究这两个设计参数单独变化时对全动翼面颤振特性的影响。

而在风洞试验模型设计方面，国内航空院所以往所设计的全动翼面颤振模型其根部操纵系统的弯曲和扭转支持刚度都是相互耦合，不能像有限元计算分析模型那样可以独立地变化弯曲和扭转刚度，研究这两个设计参数单独变化时对全动翼面颤振特性的影响，不能有效地分辨出颤振特性随单一参数变化的规律，对澄清各设计参数对颤振特性的影响带来很大困难。

为了解决以往全动翼面颤振模型其根部操纵系统的弯曲和扭转支持刚度相互耦合，不能在风洞试验中研究这两个设计参数单独变化时对全动翼面颤振特性的影响，不能有效地分辨出颤振特性随单一参数变化的规律的技术难点，需要提出一种新的模拟机构。

发明内容

本发明的目的：

本发明专利设计的颤振风洞试验模型弯曲-扭转刚度非耦合模拟机构，利用解耦顶杆拉压刚度远远大于其弯曲刚度的特点，匹配设计弹簧片提供的旋转和转轴提供的弯曲刚度，实现在颤振模型上弯曲与旋转刚度解耦的目标，较好地解决了在试验中研究颤振特性随单一参数变化规律的技术方法。

本发明的技术方案：

颤振风洞试验模型弯曲-扭转刚度非耦合模拟机构，包括解耦顶杆1、旋转弹簧片2、转轴3、刚性支座4、弹簧片支座5、槽型双耳接头6和轴承支座7组成，刚性支座4上通过轴承支座7装有转轴3，转轴3的上端装有槽型双耳接头6，槽型双耳接头6的上面有安装翼面试验件的叉槽，槽型双耳接头6的下面两端的叉耳与解耦顶杆1的第一端相连，刚性支座4前后面上还各有一个弹簧片支座5，弹簧片支座5上各安装有旋转弹簧片2，旋转弹簧片2顶端与解耦顶杆1第二端相连。

所述的解耦顶杆1直径为且小于转轴3直径的十分之一。

本发明的技术效果：

本项发明实现了颤振风洞试验模型弯曲与扭转刚度解耦，解决了以往颤振模型设计和风洞试验中存在的弯曲/扭转刚度相互耦合、颤振特性随敏感参数变化辨识不清的难点。通过地面共振试验和风洞试验，验证了该项设计机构能够很好地实现弯曲/扭转刚度解耦，达到了直接用风洞试验结果分析敏感刚度对飞机颤振特性影响的目的。

该项设计发明技术先进、试验方法简捷实用，不仅大幅度地减少了模型设计和相关计算的工作量，还降低了模型生产和风洞试验成本，节约了研制经费，具有较高的型号实用价值。

附图说明

图1弯曲-旋转刚度解耦机构轴视图；

图2弯曲-旋转刚度解耦机构侧视图；

其中，1-解耦顶杆；2-旋转弹簧片；3-转轴；4-刚性支座；5-弹簧片支座；6-槽型双耳接头；7-轴承。

具体实施方式

颤振风洞试验模型弯曲-扭转刚度非耦合模拟机构，包括解耦顶杆1、旋转弹簧片2、转轴3、刚性支座4、弹簧片支座5、槽型双耳接头6和轴承支座7组成，刚性支座4上通过轴承支座7装有转轴3，转轴3的上端装有槽型双耳接头6，槽型双耳接头6的上面有安装翼面试验件的叉槽，槽型双耳接头6的下面两端的叉耳与解耦顶杆1的第一端相连，刚性支座4前后面上还各有一个弹簧片支座5，弹簧片支座5上各安装有旋转弹簧片2，旋转弹簧片2顶端与解耦顶杆1第二端相连。

所述的解耦顶杆1直径为且小于转轴3直径的十分之一。

所述的解耦顶杆1为弹簧钢。

本机构原理如下：选择两个直径较细的解耦顶杆，连接两个旋转弹簧片和转轴槽型双耳接头。解耦顶杆轴线与转轴轴承中面位于同一个平面上。把解耦顶杆设计成细长杆，通过计算分析选择出合适的解耦顶杆长细比，使它的弯曲刚度远远小于拉压刚度并且在带动模型拉压旋转弹簧片时又不能失稳。此外解耦顶杆的弯曲刚度更比转轴的弯曲刚度低的更多，这样当转轴弯曲时，解耦顶杆提供的弯曲刚度完全可以忽略，模型弯曲刚度只由转轴提供。当转轴旋转时，模型带动两个解耦顶杆分别拉压两个弹簧片产生绕转轴的旋转刚度，转轴不提供旋转刚度。这样就实现了颤振风洞试验模型弯曲-扭转刚度非耦合，研究单一参数单独变化对全动翼面颤振特性影响的功能。