[发明专利]一种机翼风洞模型制造方法及机翼风洞模型

说明书

本发明涉及航天航空领域，公开一种机翼风洞模型制造方法及机翼风洞模型。该机翼风洞模型制造方法包括提取原始机翼的刚度分布和质量分布；根据目标模型选取长度缩比比例、速度缩比比例和密度缩比比例，并根据相似准则获得刚度缩比比例和质量缩比比例；获得目标模型的目标刚度分布和目标质量分布。该机翼风洞模型包括翼盒、翼肋、蒙皮、腹板和配重块。本发明制造的机翼风洞模型的几何外形模拟更精准，在风洞试验中可有效保证结果的精准性；基于增材制造的加工方法，该机翼风洞模型的加工周期可大大缩短，加工成本可以显著降低；该机翼风洞模型可灵活调整设计参数并快速加工制造，实现低速颤振风洞模型的系列化设计与制造。

技术领域

本发明涉及航天航空领域，尤其涉及一种机翼风洞模型制造方法及机翼风洞模型。

背景技术

飞机在气流中运动的时候，会受到空气动力、惯性力和弹性力，三者的相互作用会形成一种自激的振动，也被称为颤振现象。当飞机的飞行速度超过颤振临界速度时，飞机将发生不可逆的结构性破坏。因此为了确定飞机的整体或局部颤振临界速度，研究相关结构参数对颤振特性的影响，校核已设计的飞机颤振特性和理论计算方法，需要加工低速颤振风洞模型并进行风洞试验。

现有的低速颤振风洞模型采用的是金属梁架与木头框段结构设计制造方法。其中金属梁架作为颤振风洞模型的主要承力构件，提供机翼的绝大部分刚度和强度，木头框与蒙皮则主要负责气动维形和气动力传递，对模型的刚度贡献较小，结构效率很低。此外，此类模型的金属梁与木头框和蒙皮的连接需要定位和装配，通常存在较大的制造误差，不利于对气动外形的精确模拟，并影响风洞试验的精准性。

现有的颤振风洞模型设计制造方法加工成本高昂，加工周期很长。此类模型的金属梁架为单梁或多梁形式，是缩比模型的主要成立构件，提供绝大部分的刚度和强度，通过机加工铣削而成，耗费较多的材料；木头框与蒙皮则负责提供气动维形和气动力传递。其中木头框依靠人力加工，费时费力且存在较大的制造误差，不利于气动外形的精确模拟，严重影响了风洞试验的精准性，同时需要与金属梁进行繁复的定位，装配效率太低；而蒙皮通常为油纸，对模型的刚度贡献较小，结构效率较低。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种机翼风洞模型制造方法及机翼风洞模型，降低制造误差，提高模型加工效率，降低加工周期和加工成本。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机翼风洞模型制造方法，包括如下步骤：

S1、提取原始机翼的刚度分布和质量分布；

S2、根据目标模型选取长度缩比比例、速度缩比比例和密度缩比比例，并根据相似准则获得刚度缩比比例和质量缩比比例；

S3、结合步骤S1和步骤S2，获得所述目标模型的目标刚度分布和目标质量分布；

S4、根据所述目标刚度分布获得所述目标模型的翼盒的制造参数，增材制造所述翼盒；

S5、根据所述目标刚度分布获得所述目标模型的翼肋的制造参数，分别增材制造各展向位置的所述翼肋；

S6、根据所述目标刚度分布获得所述目标模型的腹板和蒙皮的制造参数，一体化增材制造所述蒙皮与所述腹板；

S7、根据所述目标质量分布并结合所述翼盒、所述翼肋、所述腹板与所述蒙皮的质量，获得各展向位置的所述翼肋的配重块的质量和位置，并粘贴所述配重块；

S8、将所述翼肋与所述蒙皮、所述腹板进行胶接，胶接完成后，并整体通过胶接安装在所述翼盒上。

作为本发明的机翼风洞模型制造方法的优选方案，在步骤S4中，所述翼盒的制造方法为：

在3D打印设备中输入加工参数，通过激光将增材制造材料粉末熔融并逐层堆积制造所述翼盒。