[发明专利]一种飞机风洞模型外壳的制造方法

说明书

本发明涉及一种航空空气动力学试验设备，尤其是一种飞机风洞模型外壳的制造方法。该方法采用大部件整体成型方法，既将飞机分为前机身、中机身、机翼、后机身、垂平尾五个部分，每个部分利用高分子复合材料整体成形；部件之间连接方式采用树脂胶粘接；在UG、CATIA设计平台上完成数模设计。本方法最终可实现：提高了飞机风洞模型的整体质量，实现了模型的轻量化；且可快速制造，大大降低了制造成本。

技术领域

本发明涉及一种航空空气动力学试验设备，尤其是一种飞机风洞模型外壳的制造方法。

背景技术

风洞试验是依据空气动力学原理，将飞机模型或其部件，例如机身、机翼等固定在风洞中，通过施加人工气流流过飞机模型或其部件，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。风洞是进行空气动力学研究与飞机研制最基本的试验设备，每一种新型飞机的研制都需要在风洞中进行大量的试验。风洞试验的主要目的是要获取飞机模型的各种空气动力参数的变化规律。评价每一种飞机的飞行性能，除了如速度、高度、飞机重量及发动机推力等要素外，最重要的标准之一是飞机的空气动力性能。飞机全机风洞试验需要将整个飞机模型支撑在风洞中，在人工气流环境下通过压力测试设备测量整个飞机模型各部件在特定飞行条件下的压力分布数据，以此获得飞机的动力特征。

飞机风洞模型外壳的精度是新型飞机获得空气动力学数据的关键。现有的飞机风洞模型外壳多采用金属材料制造，外形一般为铝合金材料，内部支撑框架一般为钢材。在外形制造过程中只能用块状铝板材加工，不能用铸铝材料，因为铸铝表面可能存在气孔，影响飞机测试数据；支撑框架一般选择工具钢加工，连接方式多为螺栓加定位销以及铆接，也有一少部分制品整体采用钢板材或者铝板材积木式堆积后加工的，但这种方式耗材太多，整体重量太大。

综上，现有技术具有如下缺点：1)整体制造精度低，表面存在很多连接缝，对高流速空气造成紊流，影响测试结果；2)由于采用金属材料制造，整体质量过重3)制造周期过长，一般制造周期为三个月到六个月；4)制造成本高。

发明内容

针对上述技术问题，为了提高风洞模型的整体质量，实现产品的轻量化，实现快速制造，降低模型制造成本，本发明提供了一种飞机风洞模型外壳的制造方法；

具体技术方案如下：

一种飞机风洞模型外壳的制造方法，采用大部件整体成型方法，既将飞机分为前机身、中机身、机翼、后机身、垂平尾五个部分，每个部分利用高分子复合材料整体成形；部件之间连接方式采用树脂胶粘接；在UG、CATIA设计平台上完成数模设计。

材料的选择：

a、基础外形材料：选用B1级阻燃聚苯乙烯泡沫；

b、壳体基础材料：选用高强度复合材料树脂泥；

c、壳体表面材料:选用高强度可数控机床加工的树脂胶衣；

d、粘接材料:选用高强度树脂胶。

具体包括步骤：

第一步：部件基础模型的数字化设计及制作

根据飞机设计单位提供的数字模型进行部件模型的建立，选用的工作平台为UG或CATIA；

第二步：树脂泥涂敷

在加工好的泡沫模型表面均匀地涂敷树脂泥，涂层厚度为13mm，涂敷之前应保证树脂泥混合均匀，而后用压面机压成13mm厚度的条状，由于形状原因，可以断续涂敷，即一部分固化后再涂敷另一部分；涂敷好之后，室温下静置24小时，即可固化；

第三步：粗加工

将固化好的部件装卡到数控加工中心上进行加工，外形参照飞机部件设计外形，加工量为法向偏置-1mm，加工好之后放入固化炉，升温至100℃，4小时后出炉，将部件取出；