[发明专利]一种可变弯度柔性蒙皮测试平台设计及加载方式

说明书

本发明提出了一种适用于可变弯度机翼柔性蒙皮的测试平台，其特征在于测试平台包括：指节式翼肋结构(17、18、19、20、21、22)，固定翼肋的钢管支架(7)，钢管(4)，用于测量对蒙皮施加扭矩的杠杆机构(9)，施加载荷的滑轮(10)和固定整体结构的可滑移框架(12)。本发明采用可旋转的指节式翼肋结构设计对待测蒙皮(15)变形进行测试，观察蒙皮在测试平台上的变形及褶皱情况，并通过杠杆机构(9)施加扭矩，预估各类蒙皮变形所需驱动力矩。该测试平台及加载方法使用简便，加载可靠，成本低廉，适应性强，适用于各类变弯度，变展长，翼肋差动变形的变体机翼蒙皮选材的测试，为驱动机构设计和电机选型提供依据。

技术领域

本发明涉及一种可变弯度柔性蒙皮测试平台设计及加载方式，属于航空材料强度试验领域，适用于变弯度机翼，变展长机翼和翼肋差动变形，扭转等多种情况下的变体机翼蒙皮选择。

背景技术

变体飞机通过对飞行器机翼的弯度，展长，弦长的改变，优化飞机在不同环境下的气动性能，可实现提高升阻比，减小油耗等目标。对机翼弯度的局部改变，可通过使机翼受到的气动力及气动力矩发生变化，形成新的操纵方式。相对于传统固定翼飞机的舵面操纵系统，可变弯度机翼缝隙减少，表面曲率连续，可以获得更好的气动性能。

机翼在变形过程中，蒙皮因变形而产生的受压屈曲及失稳会使其出现明显的褶皱与塌陷现象，导致机翼气动性能的恶化。这与使用变弯度机翼的目标产生了严重的矛盾。因此，蒙皮需要能够承受翼肋相应的变形，且在变形前后保持光滑而不产生鼓包或塌陷，同时尽可能减小对驱动器的负荷。尤其在翼肋差动变形中，蒙皮材料需要进行更为复杂的拉伸与扭转变形，在这种情况下，由于桁条设计的不便，对于蒙皮的选材及设计要求更高。

近年来，关于变弯度机翼整体弯度的改变及其蒙皮设计已经有了一定进展。但是，各种材料的相对性能缺乏比较，且传统方法对于不同材料蒙皮均采用材料力学的实验方式进行拉伸、扭转实验，这与蒙皮在机翼上的复杂变形存在一定差距，缺乏工程实际。各类对于柔性蒙皮的设计与实验也主要集中于机翼弦长、展长等一维情况或机翼弯度改变的二维情况，而忽略了翼肋差动变形和扭转等在三维空间中的复杂变形，这并不能满足变体机翼一体化设计下的蒙皮选择要求。

因此，需要开发一种适用于各类复杂情况下的柔性材料测试方法，其使用简便、成本低廉，能够对各类可选定的柔性蒙皮进行变形品质试验，且具有一定通用性，并开发相应的配套试验装置，以实现可变弯度机翼及其他各类变形机翼蒙皮选材的目的。

发明内容

本发明所基于的主要考虑包括：

要求设计的可变弯度柔性蒙皮测试平台及加载方法，可实现翼肋弯度的改变，包括后缘弯度整体改变及翼肋之间的差动变形，并尽可能兼容其他变体机翼蒙皮的测试；要求蒙皮便于更换，能够在安装过程中施加一定预应力；要求能够测试出蒙皮扭转，变形所需要施加的载荷，便于各类不同蒙皮材料进行比较，并考虑翼肋的驱动能力，减少驱动机构的负担；要求成本低、加载方式简单可靠。

本发明针对各类材料蒙皮在翼肋差动变形等复杂情况下缺乏对比，变形品质难以保障的问题，提供了一种可变弯度机翼柔性蒙皮的测试平台与加载方案，其使用简便，成本低廉，且能测试用于变展长，扭转等各类变体机翼的蒙皮材料，其特征在于加载方案包括：

指节式翼肋结构(1)(2)，固定相邻指节式翼肋的螺栓和螺母(3)，位于中段翼肋处连接测试平台钢管(4)的法兰座(5)和螺栓(6)，固定法兰座的钢管支架(7)，位于“c”字型翼肋结构(2)上下侧拉铆螺母(8)，用于测量螺栓对蒙皮施加扭矩的杠杆机构(9)和施加载荷的滑轮(10)和砝码(11)。

本发明的主要优点在于：