[发明专利]全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验中的自由飞支撑装置

说明书

本发明提出一种全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验中的自由飞支撑装置，包括横梁、滑轮组和钢轴。飞翼模型通过横梁与滑轮组连接，横梁与滑轮组之间用轴承连接，保证滑轮组和梁的相对转动不受影响，在实验过程中释放飞翼的俯仰自由度，通过横梁带动滑轮组上下运动，释放了模型的沉浮自由度，同时还设置了位移限制器，用于限制模型的上下运动，防止模型发散或剧烈振荡导致破坏。本发明采用横梁将飞翼和滑轮组连接，减小了摩擦阻力，无需单独设计支撑弹簧，可同时释放沉浮和俯仰自由度，具有易于实施的优点，并避免了支撑弹簧引入的支承刚度对实验结果的影响；所设计的支撑装置可从最大限度模拟飞翼真实飞行的状态，并能够减小摩擦阻力引起的实验误差。

技术领域

本发明属于飞翼体自由度颤振风洞试验技术领域，具体为一种全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验中的自由飞支撑装置。

背景技术

飞翼的体自由度颤振是飞翼自由刚体俯仰和对称机翼弯曲模态耦合所导致的一类特殊的气动弹性动态不稳定现象。在进行飞翼体自由度颤振模型的地面振动试验和风洞试验时，近些年大多数研究主要是基于半翼展模型，模型悬挂一般采用带有平衡配重的俯仰/沉浮弹性支持设计方法，该支持方式可实现俯仰/沉浮悬挂支持刚度的解耦，但无法直接用于全翼展飞翼风洞试验模型的悬挂。国内外有学者将飞翼半模通过滑轨的方式连接在风洞底部或侧壁，利用滑轨释放飞翼的沉浮、俯仰自由度，近似模拟“自由-自由”状态。

此外，也有文献是基于自由飞模型，通过主动控制系统驱动舵面来实现飞翼的平衡，从而可以消除弹性悬挂/支撑刚度对固有模态的影响。但在采用了主动控制系统后，可能会引起气动伺服弹性问题，进而影响飞翼的颤振特性测试结果，因此有必要发展适用于全翼展飞翼颤振风洞模型试验的新型自由飞支撑装置。

发明内容

本发明的目的是针对具有纵向静稳定性的飞翼，设计一种简易可行的全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验模型的支撑装置，尽可能降低支撑系统对飞翼模型体自由度颤振风洞试验结果的影响，同时可近似实现模型“自由飞”，在试验中保证试验的安全性和结果的有效性，并有助于降低或消除各种因素(摩擦、悬挂刚度等)对体自由度颤振特性测试结果的影响。

本发明的技术方案为：

所述一种全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验中的自由飞支撑装置，其特征在于：包括横梁、滑轮组和钢轴；

所述横梁为布置在全翼展飞翼中部空腔的展向横梁，且横梁过飞翼质心位置，横梁两端固定连接飞翼内部结构；所述空腔用于布置自由飞支撑装置；

所述滑轮组包括盒体和安装在盒体中的三个滑轮；所述盒体垂直于飞翼平面布置在飞翼中部空腔中，其中横梁与滑轮组中的中间滑轮通过轴承连接，中间滑轮中心处于飞翼质心位置，其余两个滑轮布置在中间滑轮的上下两侧，且三个滑轮中心不在一条直线上；

所述钢轴穿过中间滑轮与两侧滑轮之间的间隙，且与三个滑轮均触，使得滑轮组能够稳定地在钢轴上做上下滑动；所述钢轴连接于风洞顶部和底部。

进一步的优选方案，所述一种全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验中的自由飞支撑装置，其特征在于：还包括一组限位器，安装在钢轴上，位于滑轮组上下方一定距离位置。

进一步的优选方案，所述一种全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验中的自由飞支撑装置，其特征在于：所述限位器采用橡胶材质。

进一步的优选方案，所述一种全翼展飞翼体自由度颤振风洞试验中的自由飞支撑装置，其特征在于：所述横梁采用碳纤维管。

有益效果

由于飞翼体自由度颤振是刚体运动(俯仰)和机翼低阶弹性弯曲模态的耦合，所以当颤振发生时，会有明显的俯仰/沉浮运动现象。为使得风洞试验中获得体自由度颤振特性，支撑机构必须至少释放飞翼的俯仰和沉浮自由度，从而实现模拟空中自由飞的状态。