专利名称：光固化成型的飞行器风洞模型的质量特性的微调结构及其方法
技术领域：
本发明属于快速成型技术和飞行器风洞实验模型制造领域，涉及一种光固化成型的飞行器风洞模型质量特性的微调方法。
背景技术：
利用光固化快速成型技术制造的飞行器风洞模型，能缩短模型的制造周期并减少模型的装配环节，是一项有应用前景的新技术。对于飞行器(飞机、弹体等)特种风洞试验，比如自由飞、尾旋等实验，模型的质量特性(包括模型的重量、重心和转动惯量)要求严格。因为材料、制造及装配环节不可避免的精度损失，使完成模型的质量特性存在一定误差。当此误差大于设计要求是，需要对模型的质量特性进行微量调节。基于机加工的方法通过在模型上增加或减小微小质量、调节配重位置等方式进行微调。一方面，因为传统方法加工对复杂内外结构的加工存在工艺困难， 增加了调整的操作难度；另一方面，这样的方法一般是手工操作，对操作者经验、熟练程度的要求较高、自动化程度较低。光固化快速成型技术能够加工复杂内外结构，并且具有一定的加工精度，适合内外结构复杂、对质量特性精度要求高的自由飞、尾旋等模型的加工。同时，因为该技术可以在模型任意位置一次加工微小特征结构，使得提前设计和制造质量特性微调结构、利用计算机辅助设计的自动化微调方法成为可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光固化成型的飞行器风洞模型的质量特性的微调结构及其方法，利用光固化快速成型工艺易于加工复杂结构的优势和计算机辅助优化技术自动优化的特点，降低操作难度，减少手工操作，实现飞行器风洞模型质量特性的微调，从而提高模型质量特性的模拟精度。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案—种光固化成型的飞行器风洞模型的质量特性的微调结构，在风洞模型的弹体上分布有多个增重结构和减重结构，所述增重结构为沿弹体外缘分布的空心槽，在所述弹体壁面上开有连通空心槽的小孔；所述减重结构为分布于弹体内腔的环状结构，环状结构通过小立柱连接于弹体上。在所述增重结构的空心槽内根据需要灌注液态光固化树脂，最后采用紫外灯光照使其固化。一种光固化成型的飞行器风洞模型质量特性的微调方法，包括以下步骤1)预先设计和加工具有微调结构的飞行器风洞模型；2)利用计算机辅助优化获得最优的质量特性微调方案测量获得加工后飞行器风洞模型的质量特性参数，与设计值进行对比后计算得到误差值，以此为目标函数；以对微调结构添加或去除操作的组合为优化变量；借助计算机自动优化获得最优的质量特性微调方案。所述质量特性参数包括模型重量、模型重心坐标和模型转动惯量。所述微调结构包括增重结构和减重结构；所述增重结构和减重结构利用光固化快速成型技术随模型一同加工而成，单个结构具有确定的重量、重心坐标和转动惯量，相对模型有确定的位置和方位；利用增重结构增加模型重量的方法为向预先加工好的空腔内注满液态树脂，经过光固化后在该位置增加模型一定重量。所述目标函数为实测的质量特性与设计值的总误差Σ e
权利要求
1.一种光固化成型的飞行器风洞模型的质量特性的微调结构，其特征在于在风洞模型的弹体上分布有多个增重结构和减重结构，所述增重结构为沿弹体(1)外缘分布的空心槽O)，在所述弹体壁面上开有连通空心槽O)的小孔(3)；所述减重结构为分布于弹体 ⑴内腔的环状结构G)，环状结构⑷通过小立柱(5)连接于弹体⑴上。
2.如权利要求1所述的一种光固化成型的飞行器风洞模型的质量特性的微调结构，其特征在于在所述增重结构的空心槽内根据需要灌注液态光固化树脂，最后采用紫外灯光照使其固化。
3.一种包含权利要求1所述的一种光固化成型的飞行器风洞模型的质量特性的微调结构的微调方法，其特征在于，包括以下步骤1)预先设计和加工具有微调结构的飞行器风洞模型；2)利用计算机辅助优化获得最优的质量特性微调方案测量获得加工后飞行器风洞模型的质量特性参数，与设计值进行对比后计算得到误差值，以此为目标函数；以对微调结构添加或去除操作的组合为优化变量；借助计算机自动优化获得最优的质量特性微调方案。
4.如权利要求3所述的一种光固化成型的飞行器风洞模型质量特性的微调方法，其特征在于，所述质量特性参数包括模型重量、模型重心坐标和模型转动惯量。
5.如权利要求3所述的一种光固化成型的飞行器风洞模型质量特性的微调方法，其特征在于，所述微调结构包括增重结构和减重结构；所述增重结构和减重结构利用光固化快速成型技术随模型一同加工而成，单个增重结构和减重结构具有确定的重量、重心坐标和转动惯量，相对模型有确定的位置和方位；利用增重结构增加模型重量的方法为向预先加工好的空腔内注满液态树脂，经过光固化后在该位置增加模型一定重量；利用减重结构减少模型重量的方法为去除预先加工好的减重结构，在该位置减小模型一定重量。
6.如权利要求3或4所述的一种光固化成型的飞行器风洞模型质量特性的微调方法， 其特征在于所述目标函数为实测的质量特性与设计值的总误差Σ e (式1)其中，％为模型总重量的误差；eo；为模型重心位置的误差；eMra为模型转动惯量的误差；所述优化变量为质量特性微调结构的操作组合[A] [B]，A与B分别表示增重结构和减重结构。
7.如权利要求6所述的一种光固化成型的飞行器风洞模型质量特性的微调方法，其特征在于步骤二中通过枚举法获得最优的质量特性微调方案，包括以下步骤1)枚举所有[A][B]组合；增重结构及减重结构总个数为n，则[A] [B]组合总数为2n， 每个组合记为[A][B]i，i = 1，2，…，2n;2)计算所有[A][B] i对应目标函数Σ e值，记为Σ ei; i = 1,2,…，2n;3)搜索最小目标函数，在Σe,中搜索最小值，记为Σ Ain，对应的组合[A] [B]min即为最优的质量特性微调方案。
8.如权利要求7所述的一种光固化成型的飞行器风洞模型质量特性的微调方法，其特征在于步骤幻中通过根据式1、式Ma、式24b和式Mc，计算[A] [Bh对应的Σ e
全文摘要
本发明提供一种基于光固化快速成型的飞行器风洞模型质量特性的微调结构及其方法，包括以下步骤一、预先设计和加工具有微调结构的飞行器风洞模型；二、利用计算机辅助优化获得最优的质量特性微调方案测量获得加工后飞行器风洞模型的质量特性参数，与设计值进行对比后计算得到误差值，以此为目标函数；以对微调结构添加或去除操作的组合为优化变量；借助计算机自动优化获得最优的质量特性微调方案。本发明提供了一种快捷、自动化的质量特性微调方法，能够提供模型质量特性的模拟精度。
文档编号G05B13/04GK102314151SQ20111029370
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者刘钧, 张威, 朱伟军, 李涤尘, 王炜, 赵星磊 申请人:西安交通大学