[发明专利]一种低速风洞虚拟飞行试验飞机模型设计方法

摘要

本发明涉及一种低速风洞虚拟飞行试验飞机模型设计方法，属于风洞虚拟飞行试验模型设计领域。本设计方法优化了舵面驱动方式，使模型操纵面能够自动变舵面从而实现模型气动/运动/控制耦合的功能。减轻了模型的重量与惯性载荷，并从结构设计上使模型质心配平，保证飞机模型参考中心、模型实际质心、虚拟飞行支撑机构旋转中心同时重合。本设计方法满足加工工艺和试验设备的要求，模型加工精度满足虚拟飞行风洞试验数据测量精度要求，应用到虚拟飞行风洞试验中运行稳定，安装、拆卸方便。

主权项

一种低速风洞虚拟飞行试验飞机模型设计方法，其特征在于，该方法包括如下内容：模型尺寸的选择：根据风洞试验段尺寸，虚拟飞行试验模型最大展长应不超过试验段宽度的70％，确定缩小比例，得到动力学相似模型；模型总体结构分为模型主体、舵面操控组件、配重组件、角度定位件，其中：1)模型主体包括模型外型面和内部支撑框架，模型外型面采用比强度、比刚度高的碳纤维材料通过模压成型，模型内部布置纵向、横向加强筋组成支撑框架，模型关键承力框架或连接件包括机身骨架、模型底板、机翼骨架，都采用高强度超硬铝；2)模型的操纵面通过舵机驱动、连杆机构进行运动传递的方式来实现可控运动，舵面操控组件包括舵机，舵机固定件、摇臂、连杆、转轴安装座，其中舵机支持高速串行网络，具有位置反馈功能，转轴安装座根据情况通过预埋、粘合或螺钉紧固的方式与舵面连接，对操控系统中舵机安装位置及连杆机构的运动极限位置进行协调，通过动力学软件对连杆机构进行运动仿真，分析运动过程中连杆运动轨迹，根据分析结果优化结构设计，直到机构运动过程不与模型产生干涉为止；3)模型设计时需利用模型本身结构以及附带的零部件进行配重，模型重心偏后，需将配重组件布置在机头位置，尽量减少配重组件重量，配重组件包括配重底座，配重螺杆以及配重块，配重底座用于与模型底板固定连接，通过调整配重块在螺杆竖直方向高度及配置厚度实现重心调节；4)设计角度定位件进行模型各操纵面偏度标定，每个操纵面的角度测量刻度尺均垂直于操纵面转轴线，并以操纵面与刻度尺的临近接触点为零度点，沿圆弧上下依次标注弧度；最后对关键部件进行材料属性定义，根据气动及惯性载荷，利用有限元分析软件进行关键件性能分析，根据分析结果进行结构优化，最终保证模型结构满足强度、刚度、稳定性要求；模型装配后，根据内部预留的结构空间布置舵面操控组件、陀螺仪、飞控计算机、锂电池组，待模型内部组件安装调试完成后，利用质心及转动惯量测试系统，调整配重块在螺杆上的高度和重量，进行模型整体质心配平，最终使模型参考中心、模型实际质心、虚拟飞行支撑机构旋转中心完全重合。