[发明专利]一种机翼载荷高精度地面标定系统和方法

说明书

本发明公开了一种机翼载荷高精度地面标定系统和方法，该系统包括：载荷支撑架、机翼固定架、机翼模型、加载系统和光学测量系统；机翼固定架安装在载荷支撑架底部，机翼模型通过机翼固定架固定；加载系统安装在载荷支撑架顶部，一端与机翼模型连接，一端用于施加载荷；光学测量系统设置在载荷支撑架侧面，用于对加载系统上的标识点进行识别，解算出加载偏角，得到实际输入载荷。通过本发明解决了现有标定技术中存在的机翼刚度失真、实际载荷偏离输入值，及标定与应用工况差异导致的载荷方程适用性问题。

技术领域

本发明属于机翼载荷标定技术领域，尤其涉及一种机翼载荷高精度地面标定系统和方法。

背景技术

载荷测量和分析技术是我国发展大型飞机亟须突破的关键技术之一。飞机机翼，作为产生升力和控制力的主要部件，具有尺寸大、载荷大和变形大等特征，其强度设计、可靠性设计和疲劳分析一直是研究人员关注的焦点。机翼结构前期设计阶段，气动数据主要来自于CFD计算和风洞试验。由于风洞试验通常无法满足全部相似率条件，计算软件基于一定的假设和估算，由此得到的结果是否合理，均要通过真实飞行试验的实测载荷进行验证。在采用应变法测量载荷时，需要首先对机翼进行载荷标定试验，建立测量截面载荷与测量截面处应变信号间的转换矩阵，即载荷方程。飞行试验时利用该载荷方程将实测应变时间历程转换为载荷时间历程。因此，建立高精度的载荷方程，即机翼载荷的高精度地面标定成为飞行载荷测量的关键。

目前，国内机翼载荷地面标定主要基于应变测量方法。加载截面安装翼型夹板，力传感器连接夹板与加载机构，根据施加外载荷和应变电桥输出信号建立载荷方程。由于翼型夹板刚度较大，加装后对机翼结构特性，尤其是扭转刚度影响较大；当施加外载荷较大时，机翼变形明显，实际载荷方向与理论方向不一致，造成实际施加载荷偏小；此外，地面标定为离散点加载，而实际飞行时机翼受到载荷为面载荷，标定工况与应用工况不一致产生的影响尚不确切。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种机翼载荷高精度地面标定系统和方法，旨在解决现有标定技术中存在的机翼刚度失真、实际载荷偏离输入值，及标定与应用工况差异导致的载荷方程适用性问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种机翼载荷高精度地面标定系统，包括：载荷支撑架、机翼固定架、机翼模型、加载系统和光学测量系统；

机翼固定架安装在载荷支撑架底部，机翼模型通过机翼固定架固定；

加载系统安装在载荷支撑架顶部，一端与机翼模型连接，一端用于施加载荷；

光学测量系统设置在载荷支撑架侧面，用于对加载系统上的标识点进行识别，解算出加载偏角，得到实际输入载荷。

在上述机翼载荷高精度地面标定系统中，加载系统由多组加载机构组成，加载机构的数量根据机翼模型上的待测载荷剖面的数量确定；其中，一个加载机构用于对一个待测载荷剖面施加载荷。

在上述机翼载荷高精度地面标定系统中，加载机构，包括：标识点、加载布带组件、拉力传感器、钢丝绳、加载方位调整机构、砝码托架和砝码；其中，加载机构的数量不少于2个，各加载机构上的各标识点的中心连线与钢丝绳中心线平行；

加载方位调整机构固定在载荷支撑架顶部；

钢丝绳的一端与拉力传感器的一端连接，钢丝绳的另一端穿过加载方位调整机构上的滑轮后与砝码托架连接；

砝码托架用于承载砝码；

加载布带组件一端与机翼模型上的待测载荷剖面连接，另一端与拉力传感器的另一端连接；其中，加载布带组件，用于将基于承载砝码加载的点载荷转换为面载荷，施加于机翼模型上的待测载荷剖面；

标识点固定在拉力传感器上方的钢丝绳上，表征输入载荷方向。

在上述机翼载荷高精度地面标定系统中，加载布带组件，包括：柔性布带层和吊钩；