一種機(jī)翼低速顫振風(fēng)洞模型的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和飛機(jī)風(fēng)洞氣動(dòng)彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機(jī)翼低速顫振風(fēng)洞模型的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顫振風(fēng)洞試驗(yàn)背景介紹
[0003]顫振是在氣流中運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)在空氣動(dòng)力、慣性力和彈性力的相互作用下而形成的一種自激振動(dòng)，飛行速度超過(guò)顫振速度，飛機(jī)將發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。飛機(jī)顫振模型主要用在確定飛行器(整體或部件)的顫振臨界速度的風(fēng)洞試驗(yàn)中，研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)顫振特性的影響，校核已設(shè)計(jì)飛行器的顫振特性以及驗(yàn)證理論計(jì)算方法。顫振模型需要具有與模擬對(duì)象相似的動(dòng)力學(xué)特性，這些特性包括:氣動(dòng)外形、剛度分布、質(zhì)量分布等等。
[0004]現(xiàn)有的顫振風(fēng)洞模型設(shè)計(jì)與制造方法
[0005]目前國(guó)內(nèi)針對(duì)大展弦比復(fù)合材料機(jī)翼的顫振模型設(shè)計(jì)應(yīng)用較少，未形成成熟的設(shè)計(jì)方法；針對(duì)低速顫振風(fēng)洞模型，對(duì)利用復(fù)合材料設(shè)計(jì)制造顫振模型的研究較少，大多采用金屬梁架式方案設(shè)計(jì)制造。
[0006]針對(duì)金屬機(jī)翼，提取其剛度分布和質(zhì)量分布；根據(jù)具體吹風(fēng)風(fēng)洞尺寸和機(jī)翼參數(shù)確定相應(yīng)的縮比比例，得到縮比后的顫振模型幾何外形、剛度分布和質(zhì)量分布，設(shè)計(jì)金屬梁架尺寸，來(lái)滿足剛度分布要求。此類模型主要由金屬梁架和蒙皮構(gòu)成，其中金屬梁架為單梁或多梁形式，是縮比模型的主要承力構(gòu)件，提供絕大部分剛度和強(qiáng)度，蒙皮和翼肋組合用于氣動(dòng)維形和氣動(dòng)力傳遞，對(duì)模型剛度貢獻(xiàn)很小，因此結(jié)構(gòu)效率較低；同時(shí)，此類縮比模型的金屬梁架與翼肋、蒙皮連接需要重新定位和裝卡，制造誤差較難消除，不利于氣動(dòng)外形的精確模擬，影響試驗(yàn)精確性；配重塊一般采用鉛塊，微毒，且質(zhì)量大的配重塊體積較大，不便于安裝和試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]現(xiàn)有金屬梁架式顫振風(fēng)洞模型制造方法在金屬機(jī)翼上已經(jīng)非常成熟，但對(duì)于復(fù)合材料機(jī)翼，應(yīng)用較少，特別地，由于復(fù)合材料各向異性的材料特性，準(zhǔn)確將復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)的剛度特性提取出來(lái)較為困難。金屬梁架式顫振風(fēng)洞模型主要由金屬梁架和蒙皮構(gòu)成，其中金屬梁架為單梁或多梁形式，是縮比模型的主要承力構(gòu)件，提供絕大部分剛度和強(qiáng)度，蒙皮和翼肋組合用于氣動(dòng)維形和氣動(dòng)力傳遞，蒙皮主要材料為油紙，對(duì)模型剛度貢獻(xiàn)很小，因此結(jié)構(gòu)效率較低；同時(shí)，此類縮比模型的金屬梁架與翼肋、蒙皮連接需要重新定位和裝卡，制造誤差較難消除，不利于氣動(dòng)外形的精確模擬，影響試驗(yàn)精確性；配重塊一般采用鉛塊，鉛屬于微毒金屬，質(zhì)量大的配重塊體積較大，不便于安裝和試驗(yàn)。本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)和欲保護(hù)點(diǎn):翼盒蒙皮、翼肋和前后腹板均采用復(fù)合材料，蒙皮主要承力的顫振模型結(jié)構(gòu)形式；復(fù)合材料顫振模型翼盒的制造流程；顫振模型配重塊的選材和制造工藝。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明提供一種機(jī)翼低速顫振風(fēng)洞模型的制造方法，是一種新型的機(jī)翼顫振模型制造方法，可以有效提高結(jié)構(gòu)效率，降低模型結(jié)構(gòu)重量，保證模型外形的幾何精度、模型剛度和質(zhì)量特性的精確，更有效地模擬復(fù)合材料機(jī)翼的顫振特性。
[0011 ] 該方法具體包括以下步驟:
[0012]步驟1)采用能量法或單閉室剖面法提取原始機(jī)翼的剛度分布和質(zhì)量分布；
[0013]步驟2)根據(jù)目標(biāo)風(fēng)洞參數(shù)選取合適的長(zhǎng)度縮比比例和速度縮比比例，并根據(jù)相似準(zhǔn)則計(jì)算剛度縮比比例和質(zhì)量縮比比例；
[0014]步驟3)根據(jù)原始機(jī)翼的剛度分布和質(zhì)量分布以及剛度縮比比例和質(zhì)量縮比比例獲得顫振模型的目標(biāo)剛度分布和目標(biāo)質(zhì)量分布；
[0015]步驟4)根據(jù)目標(biāo)剛度分布確定復(fù)合材料顫振模型的參數(shù)，所述的參數(shù)包括蒙皮材料、翼肋材料、翼肋尺寸、模型截面尺寸、蒙皮鋪層厚度、蒙皮鋪層順序以及蒙皮鋪層角度；再根據(jù)上述的參數(shù)計(jì)算模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布，包括復(fù)合材料蒙皮質(zhì)量和翼肋質(zhì)量；
[0016]步驟5)根據(jù)所述的目標(biāo)質(zhì)量分布和所述的模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布，計(jì)算各翼肋上的配重塊質(zhì)量和位置；
[0017]步驟6):根據(jù)上述翼肋材料和翼肋尺寸制造翼肋(1);
[0018]步驟7):根據(jù)上述模型截面尺寸制造上半模具2a和下半模具2b ;
[0019]步驟8):在上半模具2a和下半模具2b上分別按蒙皮鋪層厚度、蒙皮鋪層順序以及蒙皮鋪層角度鋪設(shè)蒙皮材料，通過(guò)真空加溫固化制造上蒙皮3a和下蒙皮3b ；
[0020]步驟9):將翼肋(1)與上蒙皮3a和下蒙皮3b進(jìn)行膠接；
[0021]步驟10):在翼肋上固定配重塊⑷；
[0022]步驟11):在翼肋的前緣和后緣處粘貼油紙蒙皮(5)。
[0023]本發(fā)明的有益效果
[0024]1.模型的幾何外形模擬更精確，保證顫振試驗(yàn)的精確性；
[0025]2.模型的結(jié)構(gòu)效率更高，以較小的重量獲得較大的剛度和強(qiáng)度；
[0026]3.配重采用密度更大的鎢塊，減小配重塊體積，可以更準(zhǔn)確模擬質(zhì)量分布。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1機(jī)翼模型示意；
[0028]圖2機(jī)翼模型模具示意；
[0029]其中:1_翼肋、2a_上半模具、2b_下半模具、3a_上蒙皮、3b_下蒙皮、4_配重塊、5_油紙蒙皮。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本申請(qǐng)?zhí)岚钢?，一種機(jī)翼低速顫振風(fēng)洞模型的制造方法，包括以下步驟:
[0031]—種機(jī)翼低速顫振風(fēng)洞模型的制造方法，包括以下步驟:
[0032]步驟1)采用能量法或單閉室剖面法提取原始機(jī)翼的剛度分布和質(zhì)量分布；
[0033]步驟2)根據(jù)目標(biāo)風(fēng)洞參數(shù)選取合適的長(zhǎng)度縮比比例和速度縮比比例，并根據(jù)相似準(zhǔn)則計(jì)算剛度縮比比例和質(zhì)量縮比比例；
[0034]步驟3)根據(jù)原始機(jī)翼的剛度分布和質(zhì)量分布以及剛度縮比比例和質(zhì)量縮比比例獲得顫振模型的目標(biāo)剛度分布和目標(biāo)質(zhì)量分布；
[0035]步驟4)根據(jù)目標(biāo)剛度分布確定復(fù)合材料顫振模型的參數(shù)，所述的參數(shù)包括蒙皮材料、翼肋材料、翼肋尺寸、模型截面尺寸、蒙皮鋪層厚度、蒙皮鋪層順序以及蒙皮鋪層角度；再根據(jù)上述的參數(shù)計(jì)算模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布，包括復(fù)合材料蒙皮質(zhì)量和翼肋質(zhì)量；
[0036]步驟5)根據(jù)所述的目標(biāo)質(zhì)量分布和所述的模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量分