[发明专利]静气弹试验模型设计方法

说明书

本发明提供了一种静气弹试验模型设计方法，首先通过相似关系计算出模型的截面刚度，再利用相关三维建模软件进行模型截面设计，设计的模型截面包括机翼的前缘和后缘和迎风面，从而实现对提高前后缘模型刚度的目的；使用硬质泡沫对金属主梁进行填充，从而保证模型的气动外形；再在模型表面涂刷油漆，保证模型表面的平整度。本发明通过一体化的结构模型，能够有效地减少模型表面在风洞试验中的变形，消除由于模型表面变形对于机翼气动力的影响。并且由于模型前后缘均为金属材质制造，也大大提升了模型的强度。

技术领域

本发明涉及风洞试验技术，尤其涉及静气弹试验试验技术，属于航天航空工程领域。

背景技术

为了测量飞行器的气动弹性性能，通常采用静气弹试验的方法，静气弹试验技术在航空航天工程领域应用广泛。

如图1所示，现有静气弹试验模型包括：金属主梁1，金属翼肋2、外伸梁，轻质填充材料3。模型通常采用一根直的或者近似直的金属轴作为模型主梁1，主梁1的截面形状通常为矩形实心截面形式，主梁的截面刚度将等同于模型所需的截面刚度。为了维持机翼的形状，在主梁上增加相应的外伸梁2，再在梁架上填充轻木、硬泡沫、硅胶等填充材料3形成模型的气动外形。

但是，现有的静气弹模型设计方法存在着以下不足：

(1)使用轻木作为填充材料，附加刚度大，模型设计不准确。

(2)使用硬泡沫作为填充材料，机翼前后缘泡沫极易在风洞中发生破坏，迎风面泡沫变形无法避免，会影响模型在风洞中的气动力。

(3)使用硅胶作为填充材料，对模具要求较高，设计成本高。

(4)外伸梁对截面刚度产生一定影响，降低模型设计准确度。

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种静气弹试验模型设计制作方法，利用较为简单的设计制作工艺，实现风洞试验弹性模型设计制作的目的。

发明内容：

本发明提供一种静气弹模型设计方法，首先通过相似关系计算出模型的截面刚度，再利用相关三维建模软件进行模型截面设计，设计的模型截面包括机翼的前缘和后缘和迎风面，从而实现对提高前后缘模型刚度的目的；使用硬质泡沫对金属主梁进行填充，从而保证模型的气动外形；再在模型表面涂刷油漆，保证模型表面的平整度。本发明通过一体化的结构模型，能够有效地减少模型表面在风洞试验中的变形，消除由于模型表面变形对于机翼气动力的影响。并且由于模型前后缘均为金属材质制造，也大大提升了模型的强度。

本发明的静气弹模型设计方法包括：步骤一，通过相似关系计算出模型所需的截面刚度，利用相关三维建模软件进行模型截面设计；使模型实际截面刚度与模型所需截面刚度一致。设计的模型截面覆盖机翼的前后缘。步骤二，使用金属材料制造模型主梁，完全按照步骤一设计的前后缘，制造所述主梁的前缘和后缘，所述主梁身部具有凹槽。步骤三，对主梁的凹槽部分使用硬质泡沫填充，对泡沫边缘进行打磨处理，保障模型外形与机翼模型应有的气动外形一致，使用胶水将泡沫与金属主梁进行粘接固定。步骤四，在机翼的泡沫表面以及泡沫表面与金属交接处，涂刷相应的油漆，从而保障模型表面的光滑程度。

优选主梁为一体化设计，主梁截面形状覆盖翼型的前后缘。主梁截面呈“H”形，“U”形，“山”形，或者“卅”形。(如图3所示)

优选模型刚心，其特征在于：使用钢、铝合金等硬固态金属材料设计模型的主梁。

优选所述硬泡沫，其特征在于：所述泡沫的弹性模量不低于38MPa，剪切模量不低于20MPa，密度低于55kg/m³。

优选所述的油漆涂刷工序，其特征在于：所述工序油漆涂刷两层；油漆涂刷均匀，无明显棱角、条纹；涂刷油漆不宜过厚，以刚好覆盖模型表面为宜。

本发明的有益效果：