一種具有主動柔性前緣的顫振模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有主動柔性前緣的顫振模型，屬于氣動彈性試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。所述顫振模型包括機(jī)翼梁(1)、前緣、主盒段以及合金絲(9)，所述機(jī)翼梁貫穿并固定連接在所述主盒段內(nèi)，所述前緣與所述主盒段的對接板相互鉸接，且所述前緣與所述主盒段通過若干合金絲(9)連接，所述合金絲為形狀記憶合金，通過控制所述合金絲的收縮來控制所述前緣相對于所述主盒段的翻轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過對形狀記憶合金的溫度控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)翼前緣形狀改變，進(jìn)而能夠改變機(jī)翼翼型及攻角。通過記憶合金獨(dú)有的形狀記憶特性，替代現(xiàn)有技術(shù)中操縱系統(tǒng)對前緣偏轉(zhuǎn)的控制，其結(jié)構(gòu)更加簡單、驅(qū)動效率更高。
【專利說明】
一種具有主動柔性前緣的顫振模型
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于氣動彈性試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種具有主動柔性前緣的顫振模型。
【背景技術(shù)】
[0002]主動柔性機(jī)翼技術(shù)在提高空戰(zhàn)機(jī)動性、提高顫振速度、減緩陣風(fēng)與機(jī)動載荷方面具有較好的效果，與傳統(tǒng)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)相比，主動柔性機(jī)翼結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)翼形狀、厚度、彎度等重要參數(shù)的實(shí)時(shí)改變，采用多個(gè)前緣和后緣操縱面，在主動控制系統(tǒng)的操縱下，多個(gè)控制面協(xié)調(diào)偏轉(zhuǎn)，主動地使機(jī)翼發(fā)生既定的扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)而改變飛機(jī)運(yùn)動特性。
[0003]現(xiàn)有的機(jī)翼顫振模型，進(jìn)行顫振主動抑制，陣風(fēng)減緩與機(jī)動載荷減緩的風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，通常采用前/后緣活動面，需要相應(yīng)的操縱系統(tǒng)以控制前緣相對于后緣(主盒段)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，主動控制系統(tǒng)/操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，給整個(gè)機(jī)翼顫振模型的設(shè)計(jì)、加工帶來困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新的顫振模型，具體的是，通過設(shè)計(jì)一種新的顫振控制系統(tǒng)，用以代替原有的對前緣進(jìn)行偏轉(zhuǎn)控制的操縱系統(tǒng)，使得前緣相對于后緣(主盒段)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)時(shí)更為方便快捷，且整個(gè)顫振模型設(shè)計(jì)簡單、加工方便。
[0005]本發(fā)明具有主動柔性前緣的顫振模型，主要包括機(jī)翼梁、前緣、主盒段以及合金絲，所述機(jī)翼梁貫穿并固定連接在所述主盒段內(nèi)，所述前緣與所述主盒段的對接板相互鉸接，且所述前緣與所述主盒段通過若干合金絲連接，所述合金絲為形狀記憶合金，通過控制所述合金絲的收縮來控制所述前緣相對于所述主盒段的翻轉(zhuǎn)。
[0006]優(yōu)選的是，所述前緣包括前緣腹板，所述主盒段包括后緣腹板及主盒段腹板，前緣腹板與主盒段腹板通過前緣轉(zhuǎn)軸相互鉸接，所述合金絲包括互不連接的兩組，分別設(shè)置在所述前緣轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)，任一組所述合金絲的一端固定在所述前緣腹板上，另一端穿過所述主盒段腹板后固定在所述后緣腹板上。
[0007]在上述方案中優(yōu)選的是，所述合金絲在其與所述前緣腹板、后緣腹板以及主盒段腹板連接處均包覆有絕緣的包覆線夾，所述合金絲通過空心螺栓固定在前緣腹板與后緣腹板上，所述包覆線夾置于所述空心螺栓的空心腔內(nèi)，并向遠(yuǎn)離空心螺栓外凸出一段。
[0008]在上述方案中優(yōu)選的是，所述合金絲通過加熱方式變形。
[0009]在上述方案中優(yōu)選的是，所述任一組合金絲串聯(lián)后連接電源，所述加熱方式包括采用脈寬調(diào)制電流加熱。
[0010]在上述方案中優(yōu)選的是，所述合金絲通過流場方式降溫變形。
[0011]在上述方案中優(yōu)選的是，所述形狀記憶合金包括T 1-49.8%Ni合金絲。
[0012]在上述方案中優(yōu)選的是，所述前緣與所述主盒段之間的縫隙填充有柔性橡膠。
[0013]本發(fā)明通過在機(jī)翼上下翼面蒙皮附近布置智能材料驅(qū)動器，即上述所述的形狀記憶合金，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)翼前緣形狀改變，進(jìn)而能夠改變機(jī)翼翼型及攻角。通過記憶合金獨(dú)有的形狀記憶特性，替代現(xiàn)有技術(shù)中操縱系統(tǒng)對前緣偏轉(zhuǎn)的控制，其結(jié)構(gòu)更加簡單、驅(qū)動效率更尚O
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明具有主動柔性前緣的顫振模型的一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1所示實(shí)施例的顫振模型外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為圖1所示實(shí)施例的俯視圖。
[0017]其中，1-機(jī)翼梁、2-前緣維形肋、3-主盒段維形肋、4-前緣腹板、5-后緣腹板、6-前緣蒙皮、主盒段蒙皮、8-連接支臂、9-合金絲、10-空心螺栓、11-前緣轉(zhuǎn)軸、12-主盒段腹板、13-柔性橡膠、14-絕緣線夾。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0020]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021 ]本發(fā)明提供了一種新的顫振模型，具體的是，通過設(shè)計(jì)一種新的顫振控制系統(tǒng)，用以代替原有的對前緣進(jìn)行偏轉(zhuǎn)控制的操縱系統(tǒng)，使得前緣相對于后緣(主盒段)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)時(shí)更為方便快捷，且整個(gè)顫振模型設(shè)計(jì)簡單、加工方便。
[0022]本發(fā)明具有主動柔性前緣的顫振模型，如圖1及圖2所示，主要包括四部分構(gòu)成，分別為機(jī)翼梁1、前緣、主盒段以及合金絲9，參考圖1，所述機(jī)翼梁貫穿并固定連接在所述主盒段內(nèi)，由此，參考圖1，左側(cè)弧狀的一部分為前緣，右側(cè)弧狀的一部分為后緣，也就是主盒段，前緣與后緣(主盒段)之間鉸接，主盒段通過貫穿并固定在其內(nèi)的機(jī)翼梁I連接至飛機(jī)本體上，這樣，后緣即可通過其與主盒段的鉸接關(guān)系而實(shí)現(xiàn)其相對應(yīng)主盒段的偏轉(zhuǎn)。
[0023]在主動柔性技術(shù)中，前緣相對于后緣的偏轉(zhuǎn)基本上是采用主動控制技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)，特別是采用操縱系統(tǒng)控制前緣的偏轉(zhuǎn)方向或者偏轉(zhuǎn)角度，本發(fā)明中，通過形狀記憶合金絲進(jìn)行控制，所述前緣與所述主盒段通過若干合金絲連接，所述合金絲為形狀記憶合金，通過控制所述合金絲的收縮來控制所述前緣相對于所述主盒段的偏轉(zhuǎn)。
[0024]為達(dá)到上述目的，除了根據(jù)形狀記憶合金的特性設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以外，前、后緣之間的位置關(guān)系也必須加以明確，為此，本實(shí)施例對前、后緣的結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)描述。參考圖1及圖2，前緣為弧狀結(jié)構(gòu)，其主要由前緣維形肋2、前緣腹板4、前緣蒙皮6組成，前緣維形肋2為弧狀肋，肋的兩端分別連接在前緣腹板4的兩側(cè)，并向遠(yuǎn)離前緣腹板4的方向收縮，從而形成如圖1左側(cè)所示的錐形結(jié)構(gòu)的前緣，主盒段也是與前緣結(jié)構(gòu)類似的錐形結(jié)構(gòu)，其底邊為主盒段腹板12，主盒段維形肋3的兩端分別連接在主盒段腹板12的兩側(cè)，并向遠(yuǎn)離主盒段腹板12的方向收縮，與前緣不同的是，由于主盒段的主盒段維形肋3長度更長，其外在表現(xiàn)為整個(gè)主盒段更加細(xì)長，因此，其在主盒段內(nèi)部還設(shè)置有后緣腹板5，機(jī)翼梁I設(shè)置在后緣腹板5與主盒段腹板12之間，并固定連接在主盒段腹板12上。
[0025]可以理解的是，上述主盒段腹板12與機(jī)翼梁I的連接為緊固連接，其可以是螺栓連接、鉚接等，比如，參考圖1或圖3，連接兩者的結(jié)構(gòu)為連接支臂8，兩個(gè)連接支臂8的一端固定在主盒段腹板12上，并向機(jī)翼梁I的方向延伸形成具有夾持通孔的另一端，機(jī)翼梁I穿過該通孔，并通過螺栓與連接支臂8連接。
[0026]本實(shí)施例中，通過上述結(jié)構(gòu)形成了前緣與主盒段的整體框架結(jié)構(gòu)，最后，在前緣上覆蓋前緣蒙皮6、在主盒段上覆蓋主盒段蒙皮7形成如圖2所示的機(jī)翼外形結(jié)構(gòu)。
[0027]再次參考圖1，前緣的前緣腹板4與主盒段的主盒段腹板12相互鉸接，具體的，在前緣腹板4的中部設(shè)置有單耳，同理，在主盒段腹板12的中部位置設(shè)置有雙耳，結(jié)合圖3，進(jìn)而可以通過前緣轉(zhuǎn)軸11相互鉸接，需要說明的是，單耳或雙耳的位置設(shè)置在前緣腹板4或主盒段腹板12的中部，這里的中部是指相對于連接蒙皮的側(cè)邊而言，比如，在前緣腹板4上，其兩個(gè)側(cè)邊分別連接機(jī)翼的上下蒙皮，由此可抽離出兩條平行的側(cè)邊線a、b，前緣腹板4上的單耳即設(shè)置在一條夾在兩條平行線之間且到兩條平行線的距離相等的線段c上，可以理解的是，前緣腹板4的線段c上可以設(shè)置若干個(gè)單耳，本實(shí)施例如圖1所示，僅給出了兩個(gè)單耳，分別設(shè)置在線段c的兩端，同樣需要聲明的是，單耳的位置盡量設(shè)置在線段c上，也可以設(shè)置在稍有偏差的其它位置上。這樣，基本能夠保證前緣相對于主盒段的兩側(cè)偏轉(zhuǎn)角度相當(dāng)。
[0028]進(jìn)一步的，本實(shí)施例給出了控制上述前緣偏轉(zhuǎn)的控制機(jī)構(gòu)，即合金絲，所述合金絲9包括互不連接的兩組，分別設(shè)置在所述前緣轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)，任一組所述合金絲的一端固定在所述前緣腹板上，另一端穿過所述主盒段腹板后固定在所述后緣腹板上。
[0029]參考圖1，合金絲9包括若干條，任一條合金絲其一端(m)固定在前緣腹板4上，另一端(η)穿過主盒段腹板12后固定在后緣腹板5上。根據(jù)m端的分布情況可以將這些合金絲分成兩組，m端位于前述線段c與側(cè)邊線a之間的為一組，m端位于前述線段c與側(cè)邊線b之間的為另一組，兩組合金絲互相獨(dú)立，任一組內(nèi)的合金絲通過線路串聯(lián)，或者本身串聯(lián)，進(jìn)而使得在任一組內(nèi)，當(dāng)通電或在流場條件下，組內(nèi)的所有合金絲具有相同的特性。
[0030]本實(shí)施例中的合金絲為形狀記憶合金(SMA)，可以理解的是，形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)，本發(fā)明即通過在不同的溫度、流場條件下形狀記憶合金的上述特性控制前緣轉(zhuǎn)動(翻轉(zhuǎn))，具體的，包括所述合金絲通過加熱方式變形，比如，當(dāng)上述任一組合金絲串聯(lián)后連接電源后進(jìn)行脈寬調(diào)制(PWM)電流加熱，再比如，SMA形狀記憶合金絲的冷卻通過流場的強(qiáng)流動環(huán)境完成，可以通過流場的強(qiáng)流動環(huán)境使SMA形狀記憶合金絲快速冷卻以提高響應(yīng)速度。需要說明的，上述合金絲收縮程度或變形程度或控制力度等需要根據(jù)合金絲的具體屬性及在顫振試驗(yàn)中要求的前緣偏轉(zhuǎn)特性而制定的載荷譜來完成。
[0031]進(jìn)一步需要說明的是，上述合金絲具有導(dǎo)電特性，為此，其需要與前緣、主盒段等機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行絕緣設(shè)計(jì)，具體的，所述合金絲在其與所述前緣腹板、后緣腹板以及主盒段腹板連接處均包覆有絕緣的包覆線夾14，所述合金絲9通過空心螺栓固定在前緣腹板4與后緣腹板5上，所述包覆線夾14置于所述空心螺栓的空心腔內(nèi)，并向遠(yuǎn)離空心螺栓外凸出一段，比如，在前緣腹板4上設(shè)置有若干個(gè)螺孔，空心螺栓是空心腔指自螺帽處通向螺桿的遠(yuǎn)離螺帽的一端，合金絲9在包覆絕緣材料后穿過該空心腔后纏繞在螺栓上進(jìn)行固定，需要說明的是，這里的絕緣材料包覆線夾14僅包覆在合金絲9其穿過前緣腹板4、后緣腹板5以及主盒段腹板12處，其與位置處的合金絲為裸露狀態(tài)。
[0032]本實(shí)施例給出的合金絲為T 1-49.8%N i合金絲?？梢岳斫猓x用該種合計(jì)絲在顫振試驗(yàn)中效果更好，比如試驗(yàn)表明，在低于450°C進(jìn)行T 1-49.8%N i合金絲的熱處理時(shí)，合金絲降溫時(shí)發(fā)生獨(dú)立的R相變和馬氏體相變;熱處理溫度達(dá)到500°C，在降溫過程中R相變消失，只發(fā)生馬氏體相變等等，這些優(yōu)異的特效在顫振試驗(yàn)中提供了良好的合金絲的應(yīng)變和恢復(fù)能力。
[0033]本實(shí)施例中，所述前緣與所述主盒段之間的縫隙填充有柔性橡膠13，如圖2或圖3所示，主要填充在前緣蒙皮6及后緣蒙皮7之間，以保證變形時(shí)機(jī)翼外形的連續(xù)性及光順性。同時(shí)，為了提高機(jī)翼強(qiáng)度、輕度等，前緣維形肋2、主盒段維形肋3、前緣腹板4、后緣腹板5均采用碳纖維復(fù)合材料制成。
[0034]本發(fā)明通過在機(jī)翼上下翼面蒙皮附近布置智能材料驅(qū)動器，即上述所述的形狀記憶合金，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)翼前緣形狀改變，進(jìn)而能夠改變機(jī)翼翼型及攻角。通過記憶合金獨(dú)有的形狀記憶特性，替代現(xiàn)有技術(shù)中操縱系統(tǒng)對前緣偏轉(zhuǎn)的控制，其結(jié)構(gòu)更加簡單、驅(qū)動效率更尚O
[0035]最后需要指出的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:包括機(jī)翼梁(I)、前緣、主盒段以及合金絲(9)，所述機(jī)翼梁貫穿并固定連接在所述主盒段內(nèi)，所述前緣與所述主盒段的對接板相互鉸接，且所述前緣與所述主盒段通過若干合金絲(9)連接，所述合金絲為形狀記憶合金，通過控制所述合金絲的收縮來控制所述前緣相對于所述主盒段的偏轉(zhuǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:所述前緣包括前緣腹板(4)，所述主盒段包括后緣腹板(5)及主盒段腹板(12)，前緣腹板(4)與主盒段腹板(12)通過前緣轉(zhuǎn)軸(11)相互鉸接，所述合金絲(9)包括互不連接的兩組，分別設(shè)置在所述前緣轉(zhuǎn)軸(11)的兩側(cè)，任一組所述合金絲的一端固定在所述前緣腹板(4)上，另一端穿過所述主盒段腹板(12)后固定在所述后緣腹板(5)上。3.如權(quán)利要求1所述的具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:所述合金絲(9)在其與所述前緣腹板(4)、后緣腹板(5)以及主盒段腹板(12)連接處均包覆有絕緣的包覆線夾(14)，所述合金絲(9)通過空心螺栓(10)固定在前緣腹板(4)與后緣腹板(5)上，所述包覆線夾(14)置于所述空心螺栓(10)的空心腔內(nèi)，并向遠(yuǎn)離空心螺栓外凸出一段。4.如權(quán)利要求1所述的具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:所述合金絲通過加熱方式變形。5.如權(quán)利要求4所述的具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:所述任一組合金絲串聯(lián)后連接電源，所述加熱方式包括采用脈寬調(diào)制電流加熱。6.如權(quán)利要求1所述的具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:所述合金絲通過流場方式降溫變形。7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:所述形狀記憶合金包括T1-49.8 % Ni合金絲。8.如權(quán)利要求1所述的具有主動柔性前緣的顫振模型，其特征在于:所述前緣與所述主盒段之間的縫隙填充有柔性橡膠(13)。
【文檔編號】B64C3/28GK106005367SQ201610321771
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】黃國寧, 陳海, 趙冬強(qiáng), 霍應(yīng)元, 嚴(yán)澤洲
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所