一种模拟全动舵面颤振模型弯扭支撑刚度的装置的制作方法

本发明涉及一种全动舵面颤振模型的风动颤振模拟试验装置，尤其是一种模拟全动舵面颤振模型弯扭支撑刚度的装置。

背景技术：

颤振是航空航天领域经常发生的一种现象，在研究飞行器的全动舵面颤振问题时，需要根据动力相似律对其进行等效缩比，设计出舵面颤振模型，并对舵面颤振模型进行风洞颤振试验。在用cae软件对飞行器全动舵面进行分析计算时，可以在其有限元模型中对其单独调整弯扭刚度，从而单独研究舵面的弯扭刚度对其模态和颤振的影响。但是在对于真实的颤振模型进行设计时，弯曲刚度和扭转刚度会产生耦合效应，因此不能单独研究弯曲和扭转刚度对颤振模型的模态和颤振特性的影响，从而导致风洞试验时全动舵面颤振模型的弯扭刚度与实物不一致。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、易于维护、同时解决了风洞颤振实验时全动舵面颤振模型的弯扭耦合问题，并可单独研究弯曲刚度和扭转刚度对全动舵面的颤振特性的模拟全动舵面颤振模型弯扭支撑刚度的装置。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案：一种模拟全动舵面颤振模型弯扭支撑刚度的装置，包括支撑底座，所述支撑底座的上端通过支撑板固定有弯扭刚度模拟机构；弯扭刚度模拟机构包括舵面连接组件、轴承、转轴、弯曲弹簧片、解耦针及扭转弹簧片，并使舵面连接组件、轴承、转轴、弯曲弹簧片位于支撑板的前侧，扭转弹簧片固定于支撑板的后侧；所述舵面连接组件包括舵面根肋固定板及位于舵面根肋固定板两侧的舵面夹板；舵面根肋固定板的下方设有轴承，轴承通过轴承座固定于支撑板上并使所述轴承的轴线与舵面根肋固定板垂直；转轴插接固定于轴承的轴心，转轴的上端通过法兰与舵面根肋固定板的一端固定连接；转轴的下端与弯曲弹簧片的一端固定连接，弯曲弹簧片的另一端固定于支撑板上；舵面根肋固定板的另一端设有解耦针固定柱，解耦针固定柱的端部与解耦针固定连接，并使所述解耦针的端部由支撑板的上方到达支撑板的后侧；解耦针的端部与扭转弹簧片固定连接；所述弯曲弹簧片与扭转弹簧片位于转轴的同侧。

所述解耦针与舵面根肋固定板异面垂直。

舵面连接组件与全动舵面颤振模型的根肋部一体连接。

弯曲弹簧片垂直于转轴设置。

扭转弹簧片垂直于解耦针设置。

本发明的有益效果在于：本发明结构简单，通过转轴在轴承轴心的插接固定关系使轴承与转轴之间形成单铰支点连接；通过固定于转轴下端的弯曲弹簧片及与解耦针相连的扭转弹簧片来模拟全动舵面颤振模型的弯曲支撑刚度以及扭转支撑刚度，由于弯曲弹簧片在随全动舵面颤振模型弯曲时，仅提供弯曲支撑刚度，而不提供扭转支撑刚度；同样地，由于扭转弹簧片在随全动舵面颤振模型发生扭转时，扭转弹簧片只提供扭转支撑刚度而不提供弯曲支撑刚度，因此可实现对全动舵面颤振模型进行弯曲支撑刚度和扭转支撑刚度的模拟，从而解决了现有技术中弯扭解耦的问题，即解决了风洞试验时全动舵面颤振模型弯扭刚度与实物不一致的问题。另外，本发明采用单轴承设计降低了更换转轴的难度，易于维护和拆卸。

附图说明

图1是本发明的正面结构示意图。

图2是本发明的立体图。

图3是本发明弯扭刚度模拟机构的结构示意图。

图4是本发明舵面连接组件与全动舵面颤振模型的连接结构示意图。

图中：1-支撑底座、2-支撑板、3-全动舵面颤振模型、4-舵面连接组件、5-轴承、6-转轴、7-弯曲弹簧片、8-解耦针、9-扭转弹簧片、10-解耦针固定柱、11-法兰、4a-舵面根肋固定板、4b-舵面夹板。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明进行说明：

图1-2示出了本发明的整体结构图，一种模拟全动舵面颤振模型弯扭支撑刚度的装置，在支撑底座1的上端通过支撑板2固定有弯扭刚度模拟机构，弯扭刚度模拟机构具体包括用于与全动舵面颤振模型3的根肋部固定连接的舵面连接组件4、轴承5、一个转轴6、弯曲弹簧片7、一只解耦针8以及扭转弹簧片9，并使舵面连接组件4、轴承5、转轴6、弯曲弹簧片7位于支撑板2的前侧，扭转弹簧片9固定于支撑板2的后侧。

图3示出了弯扭刚度模拟机构的具体结构。舵面连接组件4包括舵面根肋固定板4a及位于舵面根肋固定板4a两侧的舵面夹板4b，其中，舵面连接组件4用于与全动舵面颤振模型3的根肋部固定连接以使其与舵面连接组件4形成一个整体（如图4所示）；舵面根肋固定板4a的下方设有轴承5，轴承5通过轴承座固定于支撑板2上并使轴承5的轴线与舵面根肋固定板4a垂直，转轴6插接固定于轴承5的轴心，以使转轴6与轴承5之间形成单铰支点约束。转轴6的上端通过法兰11与舵面根肋固定板4a的一端固定连接，转轴6的下端与弯曲弹簧片7的一端固定连接7，弯曲弹簧片7的另一端固定于支撑板2上，并使弯曲弹簧片7垂直于转轴6；舵面根肋固定板4a的另一端设有解耦针固定柱10，解耦针固定柱10的端部固定有与舵面根肋固定板4a异面垂直的解耦针8，并使解耦针8的端部由支撑板2的上方到达支撑板2的后侧，解耦针8的端部与扭转弹簧片9固定连接，并使扭转弹簧片9垂直于解耦针8；弯曲弹簧片7与扭转弹簧片9位于转轴6的同侧。由于解耦针8具有细长结构因此它不会提供弯曲刚度且其不会发生失稳。因此扭转弹簧片9在解耦针8的作用下仅提供扭转支撑刚度而不提供弯曲支撑刚度；与转轴6的下端相连的弯曲弹簧片7在转轴6的作用下仅提供弯曲支撑刚度而不提供扭转支撑刚度，因此可实现独立模拟全动舵面颤振模型3的扭转刚度和弯曲刚度的目的。

由于在风洞颤振试验时经常要更换转轴6，为了降低更换转轴6的难度，本发明采用轴承5与转轴6的插接式结构；同时，采用在装置中仅设计一个轴承5，也减少了轴承5与转轴6配合误差以及调整试验参数时拆卸转轴6对试验的影响。而直接将弯曲弹簧片7与转轴6固定连接，扭转弹簧片9通过解耦针8连接在舵面根肋固定板4a的机构，使试验变参容易，同时也使弯曲弹簧片7和扭转弹簧片9更换简单。由于解耦针8的直径较小，加工复杂且试验时易发生折断，本发明采用一个解耦针8的设计在减少装置加工成本的同时也减小了因解耦针8发生损坏影响试验进度的概率。舵面连接组件4用以与全动舵面颤振模型3的根肋部固定连接使用，优选采用一体连接的方式，这样的设计减小了全动舵面颤振模型3安装难度以及配合误差。

本发明在模拟试验时的工作原理如下：

在对全动舵面颤振模型3进行风洞试验时，全动舵面颤振模型3会进行弯曲和扭转。当全动舵面颤振模型3进行弯曲时，弯曲弹簧片7随之弯曲，解耦针8与根肋固定板4a异面垂直，故而与解耦针8相连的扭转弹簧片9不提供弯曲支撑刚度。当全动舵面颤振模型3扭转时，与解耦针8相连的扭转弹簧片9随之扭转，解耦针8由于其细长结构不提供弯曲刚度且其不会发生失稳，弯曲弹簧片7也不提供扭转支撑刚度。这样在解耦针8的作用下，解决了全动舵面颤振模型3的弯曲和扭转耦合的问题，使得风洞试验时全动舵面颤振模型3弯扭支撑刚度与实物更好的吻合。可以独立调整弯曲弹簧片7和扭转弹簧片9参数，从而得到单一参数变化对全动舵面颤振模型3颤振特性的影响能够很好的解决全动舵面颤振模型3弯扭耦合的问题，使得风洞试验时全动舵面颤振模型3弯扭支撑刚度与实物更好的吻合，能够单独研究弯曲刚度和扭转刚度对全动舵面颤振模型3颤振特性影响，更好的完成风洞试验，节约试验成本。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。