[发明专利]一种弹翼气动载荷模拟加载装置及方法

权利要求书

1.一种弹翼气动载荷模拟加载装置，其特征在于，包括第一固定面、第二固定面、横梁、加载螺杆、由多级杠杆形成的加载杠杆系统和加载块；所述第一固定面和所述第二固定面相对设置，所述横梁固定连接在两个固定面之间且所述横梁垂直于第一固定面和第二固定面；所述第一固定面上设置有位于同一水平线上的第一固定块和第二固定块，所述第一固定块和所述第二固定块用于将弹翼固定在所述第一固定面上；所述加载螺杆贯穿所述横梁，所述加载螺杆的下端向加载杠杆系统中的一级杠杆施加总载荷，所述加载杠杆系统中各末级杠杆的两端分别位于加载块上各载荷施加点的位置处；所述加载块位于所述弹翼的上方，且与所述弹翼的形状相匹配；

所述横梁为两条工字梁，两条工字梁的翼缘位于同一水平面上，且两条工字梁之间预留有所述加载螺杆可穿过的距离；两条工字梁的上翼缘上还固定设置有加载座，所述加载座开设有与所述加载螺杆的螺纹相适配的螺纹孔；所述加载螺杆贯穿所述加载座。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加载块与所述弹翼之间设有橡胶垫，用于使加载块的传力更加均匀。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述加载螺杆的下端设有传感器，用于测量所述加载螺杆施加在一级杠杆上的总载荷。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述加载螺杆的下端还设有传力球，所述传力球位于加载螺杆的下端和传感器之间，所述传力球为圆状。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述加载螺杆的上端为方形或六棱柱形。

6.一种弹翼气动载荷模拟加载方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的装置，包括：

确定弹翼的气动载荷分布，所述气动载荷分布包括所述弹翼表面每一面元的压力；

根据所述弹翼表面每一面元的压力，获得所述弹翼的翼面升力及翼面压心位置；

将所述弹翼的翼面划分为若干分块，根据每一分块的形心确定向加载块施加载荷的加载杠杆系统中各末级杠杆两端所在的各载荷施加点的位置；

根据所述翼面升力、所述翼面压心位置以及最小变形能原理，确定各载荷施加点的载荷。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述翼面升力、所述翼面压心位置以及最小变形能原理，确定各载荷施加点的载荷，包括：

根据力与力矩的平衡关系获得第一方程组，所述第一方程组为

其中，L为翼面升力，x_L、y_L为翼面压心位置的坐标，n为载荷施加点的数量，L_i为各载荷施加点的载荷，x_i、y_i为各载荷施加点的坐标，i＝1,2,3,…,n；以及

根据所述翼面压心位置与各载荷施加点间的虚拟梁变形能U，以及拉格朗日乘子法，建立极值函数F(λ,λ_x,λ_y)，

其中，EI为虚拟梁的抗弯刚度，l_i为各载荷施加点与翼面压心位置形成的虚拟梁长度；以及获得第二方程组，所述第二方程组为

根据所述第一方程组以及所述第二方程组计算获得各载荷施加点的载荷L_i。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定弹翼的气动载荷分布，包括：

通过风洞试验获得所述弹翼表面每一面元的压力。