一种颤振风洞试验模型盒式支持装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种颤振风洞试验模型盒式支持装置，能够在颤振模型风洞试验中为模型提供足够的夹具支持频率及合适的弯曲、扭转支持刚度的装置，属于航空技术领域中颤振模型设计与风洞试验技术领域。
【背景技术】
[0002]全动翼面颤振特性依赖于其几何外形及固有振动特性等因素。目前飞机型号研制中通常采用数值分析与风洞试验相结合的方式进行全动翼面颤振特性分析研宄。而采用风洞试验的方式研宄飞机翼面的颤振特性，首先需要根据动力相似方法设计缩比试验模型进行模型风洞试验，进而得到飞机翼面的颤振特性。
[0003]在动力相似模型设计与地面试验过程中，为了便于配合弯扭解耦机构对模型的弯曲与扭转支持刚度进行有效调整，准确地识别并获得模型自身翼面的固有振动特性，避免其支持结构模态对其自身模态产生耦合效应，模型的安装支持装置固有频率需满足远大于翼面自身最高关心频率的要求，一般取支持频率达到翼面最高关心频率的3倍，这就要求模型安装支持装置必须具有足够的刚度。因此，对支持装置的设计就显得极其重要，其关系着整个模型系统的设计与试验成败。
[0004]现有的颤振风洞试验模型支持装置如图1所示，其由金属支持板1、上轴承座2、上轴承3、下轴承座4、下轴承5、转轴6、弹簧片7、解耦针8、底座9组成，该装置依靠金属支持板I为试验模型提供弯曲支持及旋转支持，由于金属支持板I在提供模型支持的过程中主要承弯，且整个金属支持板I仅在与底座9连接处存在边界支持；在与轴承处的连接位置处板不连续，因此金属支持板I对试验模型提供的支持刚度较小，支持频率较低，往往很难乃至无法完全达到试验提出的支持装置频率要求，可能导致模型自身的模态特性同支持装置模态特性产生耦合，进而导致试验精度下降乃至失败。此外，上轴承座2与上轴承3、下轴承座4与下轴承5均采用过盈配合，当转轴6与上轴承3或下轴承5发生卡滞时，很难更换轴承或转轴6，导致试验实施困难。
【实用新型内容】
[0005]现有的全动翼面颤振模型支持装置刚度较弱、固有频率低、无法完全满足试验支持频率要求，其固有模态易与模型自身固有模态耦合，致使在地面试验过程中不能有效识别并获得试验模型的固有模态；且这种耦合将使得弯扭解耦装置无法有效地进行弯曲、扭转支持刚度调整，从而使得模型对飞机翼面模拟不准确乃至失败。
[0006]针对上述现有试验模型支持装置带来的问题，本实用新型设计了颤振风洞试验模型盒式支持装置。
[0007]本实用新型采取的技术方案如下:一种颤振风洞试验模型盒式支持装置，包括航向加强柱(11)、上轴承盖板(12)、转轴(13)、上轴承(14)、上轴承座(15)、解耦针(16)、法向加强柱(17)、下轴承盖板(18)、下轴承(19)、弹簧片(20)、基座垫块(21)及基座(22)等部件；航向加强柱(11)、法向加强柱(17)、垫块(21)及基座(22)构成整体盒式金属底座；
[0008]基座垫块(21)位于整个支持底座的最底部，其上表面与基座(22)接触，二者通过螺接及焊接的方式连接；基座(22)中央位置开孔，作为下轴承(19)的轴承安装座，孔边缘开螺钉孔，用于将下轴承盖板(18)固定于基座(22)之上，以对下轴承(19)进行竖直方向的固定约束；法向加强柱(17)与航向加强柱(11)垂直布置，均由基座(22)提供直接接触支持，二者分别相对于下轴承(19)对称布置于两侧；法向加强柱(17)与航向加强柱(11)上端放置上轴承座(15)，采用螺钉与法向加强柱(17)连接；上轴承(14)安装于上轴承座
(15)，其上采用上轴承盖板(12)进行定位约束，保证轴承外环与上轴承座(15)紧密贴合，且轴承内环能自由转动；转轴(13)自上而下安装进入上轴承(14)与下轴承(19)，由此两个轴承提供约束支持；弹簧片(20)通过螺栓连接在航向加强柱(11)上，沿航向相对于下轴承(19)前后各布置一个；解耦针(16)通过自身螺纹连接于弹簧片(20)上部。
[0009]进一步地，上述轴承(14、19)为调心轴承。
[0010]进一步地，上述轴承(14、19)与轴承座(15)之间采用间隙配合。
[0011]本实用新型利用整体盒式金属底座结构高度大的特点，对颤振风洞试验模型提供足够的支持刚度及支持频率；并利用轴承安装盖板系统，实现了模型试验过程中转轴的快速更换，有效地解决了以往因转轴与轴承配合问题而导致更换困难的技术难点。该项设计实用新型技术先进、试验方法简捷实用，不仅大幅度地提高了模型设计精度，减少了模型设计和相关计算的工作量，还降低了模型生产和风洞试验成本，缩短了试验周期，节约了研制经费，具有较高的型号实用价值。
【附图说明】
[0012]图1现有颤振模型支持装置结构示意图；
[0013]图2本实用新型涉及的颤振风洞试验模型盒式支持装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明。一种颤振风洞试验模型盒式支持装置，包括航向加强柱11、上轴承盖板12、转轴13、上轴承14、上轴承座15、解耦针16、法向加强柱17、下轴承盖板18、下轴承19、弹簧片20、基座垫块21及基座22等部件；航向加强柱11、法向加强柱17、垫块21及基座22构成整体盒式金属底座；
[0015]基座垫块21位于整个支持底座的最底部，其上表面与基座22接触，二者通过螺接及焊接的方式连接；基座22中央位置开孔，作为下轴承19的轴承安装座，孔边缘开螺钉孔，用于将下轴承盖板18固定于基座22之上，以对下轴承19进行竖直方向的固定约束；法向加强柱17与航向加强柱11垂直布置，均由基座22提供直接接触支持，二者分别相对于下轴承19对称布置于两侧；法向加强柱17与航向加强柱11上端放置上轴承座15，采用螺钉与法向加强柱17连接；上轴承14安装于上轴承座15，其上采用上轴承盖板12进行定位约束，保证轴承外环与上轴承座15紧密贴合，且轴承内环能自由转动；转轴13自上而下安装进入上轴承14与下轴承19，由此两个轴承提供约束支持；弹簧片20通过螺栓连接在航向加强柱11上，沿航向相对于下轴承19前后各布置一个；解耦针16通过自身螺纹连接于弹簧片20上部。
[0016]盒式金属底座设置上轴承座15及基座22以供上轴承14与下轴承19安装，轴承与轴承座15之间采用间隙配合，利用上轴承盖板12与下轴承盖板18分别对上轴承14与下轴承19的外环进行约束压牢，但不影响轴承的转动；转轴13较难直接拆卸时，可通过拆卸相应的轴承盖板18间接实现，由此解决转轴13与轴承14配合过紧而无法拆卸的问题。转轴13自上而下安装进入底座，由上下轴承对其提供简支，为安装在其法兰盘上的试验模型提供弯曲支持刚度，其刚度大小可由不同的转轴轴径进行调节。为了避免上轴承14与下轴承19不同轴而导致转轴安装困难的问题，轴承选取为调心轴承，可在小范围内进行同轴度调整。在转轴13下端部利用环形金属垫块将其与下轴承内环进行紧固，防止模型弯曲时转轴13沿轴向上下平动，确保转轴提供的弯曲支持刚度不受损失。
[0017]弹簧片20由紧固螺栓结合弹簧垫圈固定在航向加强柱11上，通过解耦针16与试验模型连接，为其提供旋转支持刚度；其刚度大小可通过弹簧片20的工作段厚度进行调节，以满足模型频率要求。
[0018]盒式金属底座设置宽度尺寸较大的航向加强柱11对金属底座的航向进行刚度加强；法向加强柱17的结构高度高，因此设计厚度较小的法向加强柱17对底座法向进行刚度加强；此外，底座所有构件均采用厚度、宽度尺寸较大的金属件，构成的封闭盒式装置刚度特性好，可提供足够的支持系统频率。
[0019]综上，通过这些刚度设计措施即实现了模型支持底座模态频率高的功能设计，并可实现底座装置构件设计参数的快速更换，确保实验过程中快速找到参数设计值。该颤振风洞试验模型盒式支持装置已在型号研制中得到成功应用。
[0020]本项实用新型“颤振风洞试验模型盒式支持装置”实现了颤振试验模型根部弯曲、扭转支持刚度的有效、便捷模拟，解决了以往颤振模型根部支持系统模态频率低，无法完全满足试验支持频率要求的技术难点。通过地面共振试验和风洞试验，验证了该项设计装置能够很好地提供全动翼面根部弯曲与扭转支持刚度，且底座夹具支持频率满足达到模型最高关心频率3倍的要求，确保了试验设计的成功。
【主权项】
1.一种颤振风洞试验模型盒式支持装置，其特征在于:包括航向加强柱(11)、上轴承盖板(12)、转轴(13)、上轴承(14)、上轴承座(15)、解耦针(16)、法向加强柱(17)、下轴承盖板(18)、下轴承(19)、弹簧片(20)、基座垫块(21)及基座(22)等部件；航向加强柱(11)、法向加强柱(17)、垫块(21)及基座(22)构成整体盒式金属底座； 基座垫块(21)位于整个支持底座的最底部，其上表面与基座(22)接触，二者通过螺接及焊接的方式连接；基座(22)中央位置开孔，作为下轴承(19)的轴承安装座，孔边缘开螺钉孔，用于将下轴承盖板(18)固定于基座(22)之上，以对下轴承(19)进行竖直方向的固定约束；法向加强柱(17)与航向加强柱(11)垂直布置，均由基座(22)提供直接接触支持，二者分别相对于下轴承(19)对称布置于两侧；法向加强柱(17)与航向加强柱(11)上端放置上轴承座(15)，采用螺钉与法向加强柱(17)连接；上轴承(14)安装于上轴承座(15)，其上采用上轴承盖板(12)进行定位约束，保证轴承外环与上轴承座(15)紧密贴合，且轴承内环能自由转动；转轴(13)自上而下安装进入上轴承(14)与下轴承(19)，由此两个轴承提供约束支持；弹簧片(20)通过螺栓连接在航向加强柱(11)上，沿航向相对于下轴承(19)前后各布置一个；解耦针(16)通过自身螺纹连接于弹簧片(20)上部。
2.根据权利要求1所述的颤振风洞试验模型盒式支持装置，其特征在于:轴承(14、19)为调心轴承。
3.根据权利要求1或2所述的颤振风洞试验模型盒式支持装置，其特征在于:轴承(14,19)与轴承座(15)之间采用间隙配合。
【专利摘要】本实用新型涉及一种颤振风洞试验模型盒式支持装置，包括航向加强柱(11)、上轴承盖板(12)、转轴(13)、上轴承(14)、上轴承座(15)、解耦针(16)、法向加强柱(17)、下轴承盖板(18)、下轴承(19)、弹簧片(20)、基座垫块(21)及基座(22)等部件；航向加强柱(11)、法向加强柱(17)、垫块(21)及基座(22)构成整体盒式金属底座。本实用新型提供足够的支持刚度及支持频率；并利用轴承安装盖板系统，实现了模型试验过程中转轴的快速更换，有效地解决了以往因转轴与轴承配合问题而导致更换困难的技术难点。
【IPC分类】G01M9-08, G01M7-02
【公开号】CN204314050
【申请号】CN201420815440
【发明人】冉玉国, 李焱, 李秋彦, 魏洋天, 吴波, 谭光辉
【申请人】成都飞机设计研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月19日