CN104897355A - 一种折叠翼非线性颤振试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气动弹性试验技术领域，具体涉及一种折叠翼非线性颤振试验装置，能够在机翼颤振模型上分别和同时实现弯曲和扭转两个方向的间隙非线性，并能调节间隙大小。本发明的试验装置包括机翼内翼梁、机翼外翼梁、弯曲轴承支架、弯曲轴承盖板、扭转轴承支架、扭转轴、弯曲弹簧、扭转弹簧、弯曲间隙限位角片以及扭转间隙限位角片；外翼能够跟随扭转轴承支架的一起转动，从而相对内翼实现中弯曲方向的间隙非线性；外翼还能够跟随扭转轴的一起转动，从而相对内翼实现中扭转方向的间隙非线性；另外，第一条形间隙和第二条形间隙的大小可以调节，结构紧凑高效，在一套模型上能够实现多个试验状态的模拟，节省了模型加工和试验成本。

Description

一种折叠翼非线性颤振试验装置

技术领域

本发明涉及气动弹性试验技术领域，具体涉及一种折叠翼非线性颤振试验装置。

背景技术

机翼折叠技术是无人机和舰载机设计的关键技术之一，通过将机翼进行折叠，可以显著减小飞行器停放所占用的空间。折叠翼内外翼面之间通常为铰链连接，并通过液压作动装置来驱动。由于铰链结构中必然存在间隙，所导致的间隙非线性必然影响机翼的结构动力学特性，进而影响机翼的气动弹性特性。因此在折叠翼飞行器的颤振模型设计中，必须计及间隙非线性的影响。传统的颤振模型设计方法并不能实现对折叠翼间隙非线性的模拟。

发明内容

本发明的目的是提供一种折叠翼非线性颤振试验装置，能够在机翼颤振模型上分别和同时实现弯曲和扭转两个方向的间隙非线性，并能调节间隙大小。

本发明的技术方案是：

一种折叠翼非线性颤振试验装置，包括：

机翼内翼梁、机翼外翼梁、弯曲轴承支架、弯曲轴承盖板、扭转轴承支架、扭转轴、弯曲弹簧、扭转弹簧、弯曲间隙限位角片以及扭转间隙限位角片；

所述弯曲轴承支架的一侧固定连接至所述机翼内翼梁一端端面，所述弯曲轴承支架的轴向两端对称设置有轴承座，所述扭转轴承支架的轴向两端分别通过弯曲轴承转动设置在所述弯曲轴承支架的所述轴承座内，所述扭转轴承支架的转动轴线垂直于所述机翼内翼梁的轴线；

所述扭转轴承支架上具有轴承座，所述扭转轴的一端通过扭转轴承转动设置在所述扭转轴承支架的所述轴承座内，所述扭转轴的转动轴线与所述机翼内翼梁的轴线重合，所述扭转轴的另一端端面与所述机翼外翼梁的一端端面固定连接；

所述弯曲弹簧呈U型，位于所述弯曲轴承支架顶部，一条边可拆卸地固定在所述弯曲轴承支架的靠近所述机翼内翼梁的一侧，所述弯曲弹簧的U型开口方向是沿平行于所述机翼内翼梁上表面方向，且与所述机翼内翼梁轴线垂直；

所述弯曲间隙限位角片可拆卸地固定在所述扭转轴承支架的顶部，所述弯曲间隙限位角片具有一宽度可调的第一条形间隙，所述第一条形间隙的长度方向与所述机翼内翼梁上表面平行，同时还与所述机翼内翼梁轴线方向垂直，所述弯曲弹簧的另一条边位于所述第一条形间隙内；

所述扭转间隙限位角片可拆卸地固定在所述扭转轴承支架的顶部，所述扭转间隙限位角片具有一宽度可调的第二条形间隙，所述第二条形间隙的长度方向垂直于所述机翼外翼梁的上表面；

所述扭转弹簧呈板状，一端可拆卸地固定在所述机翼外翼梁上表面，另一端位于所述扭转间隙限位角片的所述第二条形间隙内，所述扭转弹簧的表面与所述机翼外翼梁的上表面垂直，且所述扭转弹簧在所述机翼外翼梁上的投影与所述机翼外翼梁的轴线重合。

可选地，所述弯曲轴承支架包括弯曲轴承盖板，设置在所述弯曲轴承支架轴向两端，在所述弯曲轴承支架的轴向两端构成所述轴承座。

可选地，所述扭转轴承支架包括扭转轴承盖板，在所述扭转轴承支架顶部与所述扭转轴承支架构成所述轴承座。

可选地，所述扭转弹簧可拆卸地固定在所述机翼外翼梁上表面的扭转弹簧支座上。

可选地，所述扭转轴承支架的转动轴线与所述扭转轴的转动轴线位于同一水平面。

可选地，所述的折叠翼非线性颤振试验装置还包括弯曲运动锁定片，一端可拆卸地固定在所述扭转轴承支架端部，另一端可拆卸地固定在所述弯曲轴承支架端部。

可选地，所述扭转轴与所述扭转轴承支架之间设置有限位螺栓。

本发明的有益效果：

本发明的折叠翼非线性颤振试验装置，外翼能够跟随扭转轴承支架的一起转动，从而相对内翼实现中弯曲方向的间隙非线性；外翼还能够跟随扭转轴的一起转动，从而相对内翼实现中扭转方向的间隙非线性；另外，第一条形间隙和第二条形间隙的大小可以调节，结构紧凑高效，在一套模型上能够实现多个试验状态的模拟，节省了模型加工和试验成本。

附图说明

图1是本发明折叠翼非线性颤振试验装置的结构示意图；

图2是本发明关键结构的轴侧结构示意图；

图3是本发明关键结构的侧视图；

图4是本发明关键结构的俯视图；

图5是弯曲轴承支架的轴侧结构示意图；

图6是扭转轴承支架的轴侧结构示意图；

图7是扭转轴承盖板的轴侧结构示意图；

图8是扭转轴的轴侧结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1和图2所示，本发明提供的一种折叠翼非线性颤振试验装置，至少包括机翼内翼梁1、机翼外翼梁2、弯曲轴承支架3、弯曲轴承盖板4、扭转轴承支架5、扭转轴7、弯曲弹簧9、扭转弹簧10、弯曲间隙限位角片11以及扭转间隙限位角片12。

弯曲轴承支架3的一侧通过螺栓固定连接至机翼内翼梁1一端端面，弯曲轴承支架3的轴向两端对称设置有轴承座；扭转轴承支架5的轴向两端分别通过弯曲轴承转动设置在弯曲轴承支架3的轴承座内，扭转轴承支架5的转动轴线垂直于机翼内翼梁1的轴线。进一步，在本实施例中，弯曲轴承支架3还包括弯曲轴承盖板4，设置在弯曲轴承支架3轴向两端，弯曲轴承支架3在弯曲轴承支架3的轴向两端构成上述轴承座。

扭转轴承支架5上具有轴承座，扭转轴7的一端通过扭转轴承转动设置在扭转轴承支架5的轴承座内，扭转轴7的转动轴线与机翼内翼梁1的轴线重合；扭转轴7的另一端端面与机翼外翼梁2的一端端面通过螺栓固定连接。进一步，本实施例中，扭转轴承支架5还包括扭转轴承盖板6，在扭转轴承支架5顶部与扭转轴承支架5构成轴承座。并且，本实施例中，扭转轴承支架5的转动轴线与扭转轴7的转动轴线位于同一水平面，能够使得结构更紧凑。

弯曲弹簧9呈U型，位于弯曲轴承支架3顶部，一条边可拆卸地固定在弯曲轴承支架3的靠近机翼内翼梁1的一侧，弯曲弹簧9的U型开口方向是沿平行于机翼内翼梁1上表面方向，且与机翼内翼梁1轴线垂直。需要说明的是，上述可拆卸地固定可以采用多种适合方式，本实施例中采用螺栓固定，后续的可拆卸地固定与之相类似，将不再赘述。

弯曲间隙限位角片11可拆卸地固定在扭转轴承支架5的顶部，弯曲间隙限位角片11具有一宽度可调的第一条形间隙，第一条形间隙的长度方向与机翼内翼梁1上表面平行，同时还与机翼内翼梁1轴线方向垂直，弯曲弹簧9的另一条边位于第一条形间隙内。其中，弯曲间隙限位角片11可以为多种适合的结构和尺寸，从而其第一条形间隙的大小也可以有多种适合的尺寸，能够通过更换弯曲间隙限位角片11调整弯曲间隙的大小。

扭转间隙限位角片12，可拆卸地固定在扭转轴承支架5的顶部，所述扭转间隙限位角片12具有一宽度可调的第二条形间隙，所述第二条形间隙的长度方向垂直于所述机翼外翼梁2的上表面。同样，扭转间隙限位角片12可以为多种适合的结构和尺寸，从而其第二条形间隙的大小也可以有多种适合的尺寸，能够通过更换扭转间隙限位角片12调整扭转间隙的大小。

扭转弹簧10呈板状，一端可拆卸地固定在机翼外翼梁2上表面，另一端位于扭转间隙限位角片12的第二条形间隙内，扭转弹簧10的表面与机翼外翼梁2的上表面垂直，且扭转弹簧10在机翼外翼梁2上的投影与机翼外翼梁2的轴线重合。进一步，扭转弹簧10可拆卸地固定在机翼外翼梁2上表面的扭转弹簧支座8上。

本发明的折叠翼非线性颤振试验装置中还可以弯曲运动锁定片13，一端可拆卸地固定在扭转轴承支架5端部，另一端可拆卸地固定在弯曲轴承支架3端部，能够通过弯曲运动锁定片13限制机翼外翼梁2绕扭转轴承支架5上的弯曲轴轴线的旋转运动。

本发明的折叠翼非线性颤振试验装置中，扭转轴7与扭转轴承支架5之间还可以设置限位螺栓，能够限制机翼外翼梁2绕扭转轴7上的扭转轴轴线的旋转运动。

本发明的机翼梁架模型安装时，先通过螺栓将弯曲轴承支架3安装到机翼内翼梁1上；在扭转轴承支架5两端装上轴承，将扭转轴承支架5安装到弯曲轴承支架3上，盖上弯曲轴承盖板4，由螺栓固定；然后通过螺栓将扭转轴7安装到机翼外翼梁2上，在扭转轴7上装上轴承，并将扭转轴7安装到扭转轴承支架5上，盖上扭转轴承盖板6，由螺栓固定；随后通过螺栓将弯曲弹簧9一侧安装到弯曲轴承支架3上，通过扭转弹簧支座8将扭转弹簧10安装到机翼外翼梁2上，再通过螺栓将弯曲间隙限位角片11和扭转间隙限位角片12安装到扭转轴承盖板6上；最后通过螺栓将弯曲运动锁定片13与弯曲轴承支架3、扭转轴承支架5相连，限制机翼外翼梁2绕扭转轴承支架5上的弯曲轴轴线的旋转运动，通过限位螺栓将扭转轴承支架5与扭转轴7相连，限制机翼外翼梁2绕扭转轴7轴线的旋转运动，此时机翼模型为线性系统状态。

当需要机翼模型在弯曲方向存在间隙非线性时，将弯曲运动锁定片13卸下即可，通过更换不同尺寸的弯曲间隙限位角片11，可以调整弯曲间隙(第一间隙)的大小。

当需要机翼模型在扭转方向存在间隙非线性时，将扭转轴承支架5与扭转轴7之间的限位螺栓卸下即可，通过更换不同尺寸的扭转间隙限位角片12，可以调整扭转间隙(第二间隙)的大小。

当需要机翼模型在弯曲和扭转方向同时存在间隙非线性时，将弯曲运动锁定片13和扭转轴承支架5与扭转轴7之间的限位螺栓同时卸下即可，通过更换不同尺寸的弯曲间隙限位角片11和扭转间隙限位角片12，可以同时调整弯曲间隙和扭转间隙的大小。

本发明的折叠翼非线性颤振试验装置，外翼能够跟随扭转轴承支架的一起转动，从而相对内翼实现中弯曲方向的间隙非线性；外翼还能够跟随扭转轴的一起转动，从而相对内翼实现中扭转方向的间隙非线性；另外，第一条形间隙和第二条形间隙的大小可以调节，结构紧凑高效，在一套模型上能够实现多个试验状态的模拟，节省了模型加工和试验成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种折叠翼非线性颤振试验装置，其特征在于，包括：

机翼内翼梁(1)、机翼外翼梁(2)、弯曲轴承支架(3)、弯曲轴承盖板(4)、扭转轴承支架(5)、扭转轴(7)、弯曲弹簧(9)、扭转弹簧(10)、弯曲间隙限位角片(11)以及扭转间隙限位角片(12)；

所述弯曲轴承支架(3)的一侧固定连接至(通过螺栓)所述机翼内翼梁(1)一端端面，所述弯曲轴承支架(3)的轴向两端对称设置有轴承座，所述扭转轴承支架(5)的轴向两端分别通过弯曲轴承转动设置在所述弯曲轴承支架(3)的所述轴承座内，所述扭转轴承支架(5)的转动轴线垂直于所述机翼内翼梁(1)的轴线；

所述扭转轴承支架(5)上具有轴承座，所述扭转轴(7)的一端通过扭转轴承转动设置在所述扭转轴承支架(5)的所述轴承座内，所述扭转轴(7)的转动轴线与所述机翼内翼梁(1)的轴线重合，所述扭转轴(7)的另一端端面与所述机翼外翼梁(2)的一端端面固定连接；

所述弯曲弹簧(9)呈U型，位于所述弯曲轴承支架(3)顶部，一条边可拆卸地固定在所述弯曲轴承支架(3)的靠近所述机翼内翼梁(1)的一侧，所述弯曲弹簧(9)的U型开口方向是沿平行于所述机翼内翼梁(1)上表面方向，且与所述机翼内翼梁(1)轴线垂直；

所述弯曲间隙限位角片(11)可拆卸地固定在所述扭转轴承支架(5)的顶部，所述弯曲间隙限位角片(11)具有一宽度可调的第一条形间隙，所述第一条形间隙的长度方向与所述机翼内翼梁(1)上表面平行，同时还与所述机翼内翼梁(1)轴线方向垂直，所述弯曲弹簧(9)的另一条边位于所述第一条形间隙内；

所述扭转间隙限位角片(12)可拆卸地固定在所述扭转轴承支架(5)的顶部，所述扭转间隙限位角片(12)具有一宽度可调的第二条形间隙，所述第二条形间隙的长度方向垂直于所述机翼外翼梁(2)的上表面；

所述扭转弹簧(10)呈板状，一端可拆卸地固定在所述机翼外翼梁(2)上表面，另一端位于所述扭转间隙限位角片(12)的所述第二条形间隙内，所述扭转弹簧(10)的表面与所述机翼外翼梁(2)的上表面垂直，且所述扭转弹簧(10)在所述机翼外翼梁(2)上的投影与所述机翼外翼梁(2)的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的折叠翼非线性颤振试验装置，其特征在于，所述弯曲轴承支架(3)包括弯曲轴承盖板(4)，设置在所述弯曲轴承支架(3)轴向两端，在所述弯曲轴承支架(3)的轴向两端构成所述轴承座。

3.根据权利要求1或2所述的折叠翼非线性颤振试验装置，其特征在于，所述扭转轴承支架(5)包括扭转轴承盖板(6)，在所述扭转轴承支架(5)顶部与所述扭转轴承支架(5)构成所述轴承座。

4.根据权利要求3所述的折叠翼非线性颤振试验装置，其特征在于，所述扭转弹簧(10)可拆卸地固定在所述机翼外翼梁(2)上表面的扭转弹簧支座(8)上。

5.根据权利要求3所述的折叠翼非线性颤振试验装置，其特征在于，所述扭转轴承支架(5)的转动轴线与所述扭转轴(7)的转动轴线位于同一水平面。

6.根据权利要求3所述的折叠翼非线性颤振试验装置，其特征在于，还包括弯曲运动锁定片(13)，一端可拆卸地固定在所述扭转轴承支架(5)端部，另一端可拆卸地固定在所述弯曲轴承支架(3)端部。

7.根据权利要求3所述的折叠翼非线性颤振试验装置，其特征在于，所述扭转轴(7)与所述扭转轴承支架(5)之间设置有限位螺栓。