[发明专利]一种飞行器滚转体模型及制作方法

说明书

技术领域

本发明属于飞行器地面试验技术领域，特别涉及保证飞行器滚转体外形的条件下设计飞行器滚转体缩比模型的制作方法。

背景技术

在飞行器的地面试验中，需要设计并加工出相应的飞行器滚转体缩比模型。为了提高试验数据的准确性，实现对滚转体外形、质量、质心位置、偏转转动惯量、俯仰转动惯、回转转动惯量等质量参数的高精度模拟具有重要的科学与实际应用价值。在滚转体模型的研制工作中，密西西比大学的Nathan E. Murray等人在2009年设计了由外壳、铝制强化背板、配重块等组成的模型，其质量参数模拟精度达到2%（Nathan E.Murray,Bernard J.Jansen,LiChuan Gui.Measurement of store separation dynamics[C]. Proceedings of the 47th AIAA Aerospace Science Meeting Including The New Horizons Forum and Aerospace Exposi,2009）。但其滚转体模型的尺寸相对较大，未考虑模型体积较小导致的制作困难。此外，美国有学者采用纯金、特种木料等贵重材料制作缩比模型，但造价极高。我国西北工业大学、南京航空航天大学、中航工业等单位对于滚转体模型都有相关研究，但无法达到较高的质量参数拟合精度。地面试验中，对滚转体模型的位姿测量可采用CCD拍摄测量法，为提高所拍摄图像的清晰度，需要在滚转体模型表面设置反光标记点，而标记点的形状位置精度、反光特性等性能对测量精度具有重要影响。同时，因标记点具备一定的厚度，凸出于滚转体模型表面，会对其附近的空气流场产生扰动，从而为试验结果带来不良影响。因此，采用合理有效的标记点制作方法对滚转体模型的地面试验具有重要实际意义。在反光标记点的加工中，反光材料的选择会对反光特性、测量精度等产生重要影响。普通的漫反射材料能够在各个方向上产生反射光，但其反射率与背景材料的反射率相近，因此，其感光图像极易被噪声干扰。镜面反射为主的材料反射率极高，成像灰度远大于背景灰度，但只能在特定的角度传播，从而导致只在特定的角度和位置下才能在CCD中产生高灰度值的影像，因而无法测量滚转体的回转运动。在反光标记点的加工方面，国内的科研机构较多采用在模型表面粘贴商品化的反光点的方式，该方案粘贴的重复性精度难以得到保证。同时，商品化的反光标记点的厚度较大，极易影响滚转体模型表面的空气流场，导致试验结果失真。

发明内容

本发明解决的技术难题是克服现有技术的缺陷，在保证飞行器外形的条件下，实现滚转体模型的制作，在小尺寸、低成本条件下对其质量、质心位置、偏转转动惯量、俯仰转动惯量及回转转动惯量的高精度模拟。发明了合理有效的滚转体模型制作方法，能够在其外表面设置低厚度、高精度的测量标记点，以满足飞行器滚转体模型地面实验需求。 

本发明采用的技术方案是一种飞行器滚转体模型及制作方法，其特征在于采用滚转体模型外壳轴向分体、内部双配重块调整方式，通过材料选择，计算机模拟，零件的加工与表面处理，反光材料配制，标记点滚印，滚转体模型装配，质量参数测量与调整和封装共计8个步骤完成滚转体模型的制作；具体制作步骤如下：

1）、滚转体模型各部分零件材料的选取：在高强度钢30CrMnSi、硬铝7075、尼龙66或黄铜59四种材料中分别选用；

2）、对滚转体模型进行计算机三维造型与模拟装配，通过改变配重块的安装位置得到滚转体模型质量参数的模拟结果；

3）、对所选取的材料完成滚转体模型各部分零件的加工，并对筒体3、头部1、尾部6、挂钩4进行表面喷黑处理；

4）、将微玻璃珠式反光粉、树脂、银粉相混合，其重量配比为16：5：9，并添加适量固化剂，配制成反光材料；

5）、将配制好的反光材料利用专用的滚印夹具滚印到筒体3外表面；

6）、在筒体3上安装尾部6，并在筒体3上划线找正；将挂钩4焊接或粘结于筒体3外表面的所需位置，将滚转体模型的头部1安装在筒体3的左端上；将螺纹式第一配重块5、螺纹式第二配重块8安装于螺纹式中心杆2上或将光杆式第一配重块5＇、光杆式第二配重块8＇安装于光杆式中心杆2＇上； 将螺纹式中心杆2或光杆式中心杆2＇的左端插入头部1的内孔A中，将尾部7安装到筒体3上；