[发明专利]一种用于模拟无尾飞机阻力舵偏角及刚度变化的装置

说明书

本发明公开了一种用于模拟无尾飞机阻力舵偏角及刚度变化的装置，包括基础模型、舵面模型、连接装置、偏角控制系统和刚度控制系统，其中：所述基础模型选为无尾飞机机翼的气动弹性模型，即机翼1；所述舵面模型为阻力舵2；所述连接装置包括连接支座7和连接支撑臂3，阻力舵2安装在转轴12上，转轴12套设在位于端框8外侧的连接支座7上，连接支座7通过连接支撑臂3连接机翼1的后梁；所述偏角控制系统包括舵机、锁紧装置以及角度测量传感器；刚度控制通过调整片弹簧刚度实现。本发明应用于无尾飞机的风洞试验模型上，有利于工程人员进一步了解阻力舵在偏角以及刚度变化中振动特性的变化情况，提高无尾飞机阻力舵的设计水平。

技术领域

本发明属于气动弹性风洞模型技术领域，特别涉及一种用于模拟无尾飞机阻力舵偏角及刚度变化的装置。

背景技术

为获得更好的隐身性能，无尾飞机采用了翼身融合技术，舍弃了垂尾与平尾，同时带来的缺点是其航向操稳特性不足。目前阻力舵是无尾飞机最有效的航向操纵方式之一，一般指安装在翼尖的后缘开裂式阻力方向舵。因此，对于较大展弦比飞翼式布局的无尾飞机，阻力舵上不大的阻力能够产生足够的偏航力矩；此外阻力舵角度张开到最大时，还有阻力板的作用；两侧不对称打开时产生滚转力矩起到副翼的作用。基于上述原因，阻力舵在无尾飞机上得到广泛的应用。

随着阻力舵的普遍使用，也会带来一系列新的问题，例如：阻力舵张开时产生的分离涡对舵面的动力学特性会产生怎样的影响，阻力舵刚度变化又会对机翼振动特性产生怎样的影响，这些都是值得进一步研究的问题。通常来说，在获取阻力舵振动特性的手段中，风洞试验是必不可少的，但由于传统的无尾飞机风洞模型主要研究飞机整体在不同姿态、飞行速度下的力学特性，采用的是不考虑弹性变形的刚体模型，而研究振动特性问题必须使用考虑变形的弹性模型，因此目前尚未有用于研究阻力舵振动特性的模型设计方案。

为解决这一问题，需要对无尾飞机的气动弹性模型加以改进，可以考虑在原有模型的基础上增加阻力方向舵及其控制装置，难点在于怎样模拟阻力舵张开角度的连续变化以及其自身的刚度变化。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于模拟无尾飞机阻力舵偏角及刚度变化的装置，该装置可用于研究阻力舵偏角与刚度变化对于无尾飞机振动特性的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于模拟无尾飞机阻力舵偏角及刚度变化的装置，包括基础模型、舵面模型、连接装置、偏角控制系统和刚度控制系统，其中：

所述基础模型选为无尾飞机机翼的气动弹性模型，即机翼1；

所述舵面模型为阻力舵2，所述阻力舵2包括舵面前缘4和舵面后缘10，所述舵面前缘4和舵面后缘10的两端分别通过端框8和维形框5连接；

所述连接装置包括连接支座7和连接支撑臂3，转轴12横向贯穿两端的端框8，转轴12套设在位于端框8外侧的连接支座7上，所述连接支座7通过连接支撑臂3连接机翼1的后梁；

所述偏角控制系统包括锁紧装置13，所述锁紧装置13安装在连接支座7上，所述锁紧装置13分为活动部分与固定部分，其中：活动部分为一个刻有凹槽的方形块，在方形块上安装有拉线15，锁紧装置开口的一端与连接支撑臂3通过拉簧16连接，锁紧装置闭口一侧与连接支撑臂3连接，所述转轴12套设于锁紧装置的闭口和拉簧16之间；

所述刚度控制系统包括弹性臂11，所述弹性臂11的一端连接于靠近舵面内侧的端框8上，所述弹性臂11的另一端连接于连接支座7和端框8之间的转轴12上。

进一步的，所述阻力舵2还包括连接舵面前缘4和舵面后缘10的维形框5，以及连接两端的端框8。

进一步的，所述舵面前缘4、舵面后缘10和两端的端框8围成闭合方形，所述维形框5与端框8平行，两端的端框（8）之间设置有腹板（9），所述腹板9与舵面前缘4、舵面后缘10平行。