一种机翼外挂物颤振风洞模拟装置的制作方法

本发明涉及颤振风洞试验技术领域，具体涉及一种机翼外挂物颤振风洞模拟装置。

背景技术：

在结构动力学设计中，机翼下的外挂物对飞机的结构动力学特性影响很大，有些挂点外挂物直接影响飞机的颤振边界，因此有必要对这些外挂系统的颤振特性进行风洞试验开展研究，为此设计了外挂物的颤振风洞试验模型。而机翼下的外挂物与机翼的连接由于摩擦、阻尼和间隙等带来悬挂刚度的不确定性直接影响飞机的结构动力学特性，因此在外挂物的模型设计中，主要是要模拟外挂物的悬挂刚度，并应能在一定范围内变化悬挂刚度摸清参数变化规律，研究悬挂刚度变化对颤振特性的影响。

以往对于外挂物颤振试验模型悬挂刚度的模拟，一般采用一个俯仰弹簧片加两个侧向弹簧片的结构形式，但这种结构的外挂物悬挂刚度模拟装置对偏航刚度模拟不准，对于外挂物的偏航刚度对颤振特性的影响较大的模型设计中，迫切希望获得一种新的外挂物悬挂刚度模拟设计技术，通过这项技术，能分别模拟机翼下的外挂物的俯仰和侧向刚度，特别是偏航刚度，并且可以对俯仰刚度与侧向刚度单独进行调整，分别研究俯仰刚度与侧向刚度对颤振特性的影响规律。

由于受风洞空间的限制，一般颤振模型尺寸较小，针对外挂物的结构形式，要满足上述的所有技术要求，就需要在有限的模型空间内实现上述功能，获得一种技术效果优良、结构形式简单有效、容易实现参数变换、装卸方便、连接可靠的外挂物悬挂刚度模拟装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机翼外挂物颤振风洞模拟装置，以解决或至少减轻背景技术中的所存在的至少一处的问题。

本发明的技术方案是：提供一种机翼外挂物颤振风洞模拟装置，包含挂架梁、外挂物梁、弹簧片及轴承组件，其中，所述挂架梁具有两端，其两端与机翼固定连接；所述弹簧片一端与挂架梁固定连接，另一端与外挂物梁的一端固定连接，所述弹簧片用于模拟外挂物的俯仰刚度及侧向刚度；所述轴承组件一端与挂架梁固定连接，另一端与外挂物梁的另一端固定连接，且轴承组件能够模拟偏航自由度的转动轴线摆动。

优选地，还包含转接件，所述弹簧片包含俯仰弹簧片及侧向弹簧片，所述俯仰弹簧片与挂架梁及外挂物梁平行设置，所述侧向弹簧片与俯仰弹簧片垂直设置，且俯仰弹簧片的一端与侧向弹簧片的一端通过转接件固定连接，俯仰弹簧片的另一端与挂架梁固定连接，侧向弹簧片的另一端与外挂物梁固定连接。

优选地，所述俯仰弹簧片与侧向弹簧片的材料选用弹簧钢。

优选地，所述俯仰弹簧片及侧向弹簧片的材料为65Mn。

优选地，所述俯仰弹簧片与侧向弹簧片为标准厚度弹簧片，通过叠加不同数量的俯仰弹簧片叠加调节俯仰刚度，通过叠加不同数量的侧向弹簧片叠加调节侧向刚度。

优选地，所述挂架梁沿两端的连线方向设置有多个用于连接弹簧片的连接孔，弹簧片与挂架梁的连接位置能够依照所述连接孔的位置调节。

优选地，所述轴承组件包含关节轴承、转轴、轴承座及转轴座，其中，轴承座与外挂物梁固定连接，转轴座与挂架梁固定连接，所述关节轴承安装在轴承座上，转轴穿过关节轴承且两端固定在转轴座上。

优选地，所述轴承组件安装在外挂物的质心处。

优选地，还包含连接垫块，所述连接垫块用于连接俯仰弹簧与挂架梁。

优选地，所述弹簧片为一体结构，外形为“L”型，其中，长边与挂架梁平行设置，用于调节外挂物的俯仰刚度，长边远离短边的一端设置有加厚连接块，长边与短边的交点处设置有刚度加强块。

本发明的有益效果：本发明中的弹簧片可以模拟外挂物的俯仰刚度和侧向刚度，通过改变弹簧片的厚度可以对俯仰刚度和侧向刚度进行调整，以检测俯仰刚度和侧向刚度对飞机颤振特性的影响。轴承组件能够模拟偏航自由度的转动轴线摆动，轴承组件为偏航和侧摆自由度提供支撑和转动自由度。

弹簧片包含俯仰弹簧片和侧向弹簧片，加工简单，通过单独改变俯仰弹簧片的厚度，可以调整俯仰刚度，通过单独改变侧向弹簧片的厚度，可以调整侧向刚度，便于更改试验参数，能够更好的测试俯仰刚度和侧向刚度对飞机颤振性能的影响。

弹簧片的材料采用65Mn，65Mn属于弹簧钢，在满足强度要求的前提下，弹簧钢的弹性较好，能够更好的模拟外挂物的刚度对飞机颤振性能的影响。

弹簧片采用标准厚度的弹簧片，方便制作备件，当需要调整弹簧片的刚度时，仅需要简单的叠加不同数量的弹簧片即可，操作简单。

关节轴承可以模拟偏航自由度的转动轴线，在侧摆方向也有一定的转动余量，不影响侧摆模态，并且可以小幅调整由于安装间隙和加工误差等带来机构误差，减少摩擦。

轴承组件安装在外挂物的质心处，可以更精确的模拟偏航模态对飞机颤振性能的影响。

连接垫块6可以提供外挂物在俯仰振动时有足够的空间，简化了弹簧拍片的结构形式。

所述弹簧片为一体结构，外形为“L”型，并分别设置有加厚连接块和刚度加强块，虽然加工复杂，但减少了零件数量，更方便试验的操作。

附图说明

图1是本发明一实施例的机翼外挂物颤振风洞模拟装置的示意图；

图2是图1所示的机翼外挂物颤振风洞模拟装置的俯仰弹簧片的示意图；

图3是图1所示的机翼外挂物颤振风洞模拟装置的侧向弹簧片的示意图；

图4是图1所示的机翼外挂物颤振风洞模拟装置的转接件的示意图；

图5是图1所示的机翼外挂物颤振风洞模拟装置的轴承组件的示意图。

其中：1-挂架梁，2-外挂物梁，3-俯仰弹簧片，4-侧向弹簧片，5-转接件，51-水平安装板，52-垂直安装板，6-连接垫块，7-轴承组件，71-关节轴承，72-转轴，73-轴承座，74-转轴座。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图5所示，一种机翼外挂物颤振风洞模拟装置，包含挂架梁1、外挂物梁2、弹簧片及轴承组件7。其中，弹簧片一端与挂架梁1固定连接，另一端与外挂物梁2的一端固定连接，弹簧片用于模拟外挂物的俯仰刚度及侧向刚度；轴承组件7一端与挂架梁1固定连接，另一端与外挂物梁2的另一端固定连接，且轴承组件7能够模拟偏航自由度的转动轴线摆动。

在本实施例中，还包含转接件5及连接垫块6，转接件5设置有水平安装板51和垂直安装板52，水平安装板51和垂直安装板52上分别设置有连接孔。弹簧片包含俯仰弹簧片3及侧向弹簧片4(如图2、图3所示)，俯仰弹簧片3与侧向弹簧片4均设置为片状结构，两端设置有连接孔。俯仰弹簧片3与挂架梁1及外挂物梁2平行设置，一端与转接件5上的水平安装板51固定连接，另一端通过连接垫块6与挂架梁1固定连接。侧向弹簧片4与俯仰弹簧片(3)垂直设置，侧向弹簧片4的一端与转接件5上的垂直安装板52固定连接，另一端与外挂物梁2固定连接。

弹簧片包含俯仰弹簧片和侧向弹簧片，加工简单，通过单独改变俯仰弹簧片的厚度，可以调整俯仰刚度，通过单独改变侧向弹簧片的厚度，可以调整侧向刚度，便于更改试验参数，能够更好的测试俯仰刚度和侧向刚度对飞机颤振性能的影响。

连接垫块6可以提供外挂物在俯仰振动时有足够的空间，简化了弹簧拍片的结构形式。

可以理解的是，俯仰弹簧片4与挂架梁1连接的一端也可以设计一个加厚垫块，用于代替连接垫块6。其优点是，减少了模拟装置的零件数量，安装操作更加方便。

在本实施例中，俯仰弹簧片3及侧向弹簧片4的材料为65Mn。

65Mn属于弹簧钢，在满足强度要求的前提下，弹簧钢的弹性较好，能够更好的模拟外挂物的刚度对飞机颤振性能的影响。

可以理解的是，俯仰弹簧片3及侧向弹簧片4的材料还可以根据需求选用其它弹簧钢。例如，在一个备选实施例中，俯仰弹簧片3及侧向弹簧片4的材料选用60Si2MnA。

俯仰弹簧片3与侧向弹簧片4为标准厚度弹簧片，通过叠加不同数量的俯仰弹簧片3叠加调节俯仰刚度，通过叠加不同数量的侧向弹簧片4叠加调节侧向刚度。

弹簧片采用标准厚度的弹簧片，方便制作备件，当需要调整弹簧片的刚度时，仅需要简单的叠加不同数量的弹簧片即可，操作简单。

可以理解的是，标准厚度的弹簧片可以是一组相同厚度的弹簧片，也可以是一组不同厚度的弹簧片。

在本实施例中，轴承组件7包含关节轴承71、转轴72、轴承座73及转轴座74。其中，轴承座74与外挂物梁2固定连接，转轴座74与挂架梁1固定连接，关节轴承71安装在轴承座73上，转轴72穿过关节轴承71且两端固定在转轴座74上。

关节轴承可以模拟偏航自由度的转动轴线，在侧摆方向也有一定的转动余量，不影响侧摆模态，并且可以小幅调整由于安装间隙和加工误差等带来机构误差，减少摩擦。

可以理解的是，关节轴承71与轴承座73可以设计为一体结构。

轴承组件7安装在外挂物的质心处。轴承组件安装在外挂物的质心处，可以更精确的模拟偏航模态对飞机颤振性能的影响。

可以理解的是，弹簧片还可以根据需要，设计为一体结构，外形为“L”型，其中，长边与挂架梁1平行设置，用于调节外挂物的俯仰刚度，长边远离短边的一端设置有加厚连接块，长边与短边的交点处设置有刚度加强块。加厚连接块的作用相当于本实施例中的连接垫块6，刚度加强块的作用相当于本实施例中的转接件5。

在本实施例中，挂架梁1沿两端的连线方向设置有多个用于连接弹簧片的连接孔，弹簧片与挂架梁1的连接位置能够依照所述连接孔的位置调节。其优点在于，调节范围更广。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。