專利名稱：一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及現(xiàn)代航空航天領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種機(jī)翼翼面的調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
翼型是指飛行器機(jī)翼的剖面外形，機(jī)翼是飛行器的主要升力部件，機(jī)翼的平面形狀基本上由飛機(jī)飛行速度和飛機(jī)的重量確定，一旦機(jī)翼的平面形狀確立后，機(jī)翼的性能好壞完全取決于翼型的空氣動(dòng)力學(xué)性能，所以，翼型是航空航天領(lǐng)域長期以來不斷研究的基本要素。正因?yàn)橐硇偷奶厥鈨r(jià)值，自上世紀(jì)30年代以來，美國就開發(fā)出著名的NACA4位數(shù)、 5位數(shù)系列翼型以及6系列翼型等。前蘇聯(lián)、德國、法國、英國等航空先進(jìn)國家都建立了自己的翼型系列。隨著飛機(jī)速度的提高，國際上又相繼研制出了超臨界翼型、高速層流翼型等。此外，翼型設(shè)計(jì)技術(shù)在其它領(lǐng)域也有極其重要的價(jià)值如風(fēng)能發(fā)電機(jī)中的葉片、推進(jìn)動(dòng)力中的螺旋漿剖面等等。然而，隨著航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展，由于任務(wù)的不同，在具體的工程設(shè)計(jì)中不能簡單采用現(xiàn)有的某個(gè)翼型，而是需要在原來一定翼型的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)的提高，近年來，運(yùn)用CFD技術(shù)進(jìn)行翼型設(shè)計(jì)的方法得到快速的發(fā)展。在依靠CFD進(jìn)行翼型設(shè)計(jì)的方法中，有反設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等類型， 而且設(shè)計(jì)方法和所采用的CFD技術(shù)也越來越精細(xì)，如美國學(xué)者Jameson教授在對Be0yin747 機(jī)翼再設(shè)計(jì)研究過程發(fā)現(xiàn)如果對其不同剖面形狀進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，機(jī)翼阻力可降低3-5% 甚至更高，然而機(jī)翼外形的變化量僅僅在其機(jī)翼表面附面層厚度范圍之內(nèi)(S =10_3 ΙΟ"2量級)?？梢?，翼型的設(shè)計(jì)十分精細(xì)和敏感。雖然依靠CFD進(jìn)行翼型設(shè)計(jì)的方法得到快速發(fā)展，但是仍然存在下述問題(1)作為翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，尤其是采用全局優(yōu)化算法的翼型設(shè)計(jì)方法，往往需要進(jìn)行大量的翼型流場運(yùn)算，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，一個(gè)翼型外形的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可能需要進(jìn)行多達(dá)幾千次的流場計(jì)算。而求解空氣動(dòng)力學(xué)基本方程(Navier-Mokes方程)的計(jì)算量是很大的，由于這種原因，人們?nèi)匀徊捎媒屏鲌龇治龇椒?，但又帶來精度的損失，從而影響翼型的設(shè)計(jì)質(zhì)量。(2) 即使不考慮CFD的巨大計(jì)算量，以目前CFD的水平，由于湍流問題本身的理論問題沒有解決，層流轉(zhuǎn)捩為湍流的因素存在很大的不確定性，所以即使采用目前最好的CFD軟件，也不能保證設(shè)計(jì)出最可靠的優(yōu)秀翼型?；谏鲜鲈颍l(fā)展既有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值、同時(shí)具有高效率的翼型設(shè)計(jì)系統(tǒng)對現(xiàn)代飛行器翼型設(shè)計(jì)具有重要價(jià)值。而在這個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中一套能夠接受程序指令，及時(shí)高精度的調(diào)整翼型形狀的翼型表面變形調(diào)整結(jié)構(gòu)就成為了這個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。而現(xiàn)有的機(jī)翼變形技術(shù)并不能夠?qū)崿F(xiàn)具體位置點(diǎn)微小變形，也不能夠高效的通過計(jì)算機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)反復(fù)不斷的翼型設(shè)計(jì)，難以滿足優(yōu)化設(shè)計(jì)的需求。
發(fā)明內(nèi)容為了避免目前依靠CFD技術(shù)進(jìn)行翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)的巨大計(jì)算量、同時(shí)也避開目前CFD本身發(fā)展水平的限制，本發(fā)明提出一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置。本發(fā)明包括支撐機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。其中支撐機(jī)構(gòu)中的基座為板狀，其寬度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向長度相等，其長度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向長度相同。支撐機(jī)構(gòu)中的作動(dòng)器有多排，沿基座長度方向均布在基座上，并且第一排作動(dòng)器位于基座長度的 16. 7%處，最后一排作動(dòng)器位于基座長度的83. 3%處。每排作動(dòng)器由多個(gè)作動(dòng)器組成；各作動(dòng)器分別位于該機(jī)翼的各設(shè)計(jì)點(diǎn)上，并與該機(jī)翼的各設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)對應(yīng)。所述的作動(dòng)器成對地安裝在基座的上表面和下表面；同一表面上處于同一列的多個(gè)作動(dòng)器通過一根數(shù)據(jù)線連接在一起，用于接受同一控制信號并做出等幅位移。控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)、壓電式作動(dòng)器控制器和空氣動(dòng)力天平。位于機(jī)翼模型蒙皮表面的空氣動(dòng)力天平通過數(shù)據(jù)線將流場數(shù)據(jù)信息D3傳輸給中心控制計(jì)算機(jī)；中心控制計(jì)算機(jī)將確定的變形量通過控制指令Dl傳輸至壓電式作動(dòng)器控制器；壓電式作動(dòng)器控制器將接收到的指令轉(zhuǎn)換為電信號D2，傳輸給支撐機(jī)構(gòu)中的各作動(dòng)器；各作動(dòng)器根據(jù)接收到的變形量信號各自調(diào)整移動(dòng)端的高度，進(jìn)而通過與各作動(dòng)器移動(dòng)端連接的支撐架的支撐桿實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼模型蒙皮表面高度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對翼面的調(diào)整；各作動(dòng)器在動(dòng)作時(shí)， 沿機(jī)翼模型展向排列的各作動(dòng)器作等幅位移。所述的支撐架的數(shù)量與各排上的作動(dòng)器的數(shù)量相同；支撐架由支撐橫梁和與支撐橫梁相互垂直的三個(gè)支撐桿組成；支撐橫梁的長度與機(jī)翼的展長相同；三個(gè)支撐桿的長度相同，并且各支撐桿的位置與基座上每列作動(dòng)器安裝孔的位置相對應(yīng)；支撐桿的一端為與作動(dòng)器移動(dòng)端的外螺紋同向的外螺紋桿；支撐桿的桿徑與作動(dòng)器移動(dòng)端的外徑相同。所述的套筒為內(nèi)螺紋套筒，通過該套筒將作動(dòng)器的移動(dòng)端與支撐架的支撐桿連接在一起。所述的機(jī)翼模型蒙皮覆蓋在支撐架的支撐橫梁上，通過調(diào)整支撐架中各支撐桿的高度實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼蒙皮表面形狀的調(diào)整，以獲得不同的翼型的機(jī)翼模型。每排作動(dòng)器安裝孔的位置與該處機(jī)翼上表面的設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)對應(yīng)；每排作動(dòng)器安裝孔的數(shù)量與該處機(jī)翼上表面的設(shè)計(jì)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)相同。本發(fā)明是將基本翼型的外形輪廓建立在一個(gè)可以調(diào)節(jié)的支撐系統(tǒng)上，該支撐系統(tǒng)是由多個(gè)支撐調(diào)節(jié)器組成的，每個(gè)調(diào)節(jié)器都可以伸縮，通過各個(gè)調(diào)節(jié)器的伸縮變化，達(dá)到改變翼型外形的目的，整個(gè)支撐系統(tǒng)和翼型輪廓一起構(gòu)成了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)吹風(fēng)模型。本發(fā)明翼面調(diào)整機(jī)構(gòu)的所有調(diào)節(jié)器以及翼型氣動(dòng)性能的測量元件與中心優(yōu)化計(jì)算機(jī)相連接。通過遺傳算法處理接收測量元件傳來的翼型氣動(dòng)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)天平測量的氣動(dòng)力變化，優(yōu)化軟件給各個(gè)調(diào)節(jié)器下達(dá)指令調(diào)整各個(gè)調(diào)節(jié)器的伸縮量，這樣通過多代遺傳的方法最終優(yōu)化出各個(gè)調(diào)節(jié)器的伸縮量；此優(yōu)化設(shè)計(jì)原理與目前基于CFD技術(shù)的優(yōu)化算法相同，不同的是目前基于CFD技術(shù)的翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要不斷調(diào)用CFD軟件進(jìn)行流場數(shù)值模擬獲得翼型的氣動(dòng)性能，而本發(fā)明是直接通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的流場和翼型氣動(dòng)力測量數(shù)據(jù)對翼面直接進(jìn)行調(diào)整而進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本發(fā)明為基于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的翼型設(shè)計(jì)需要的翼面變形提供了一種高效高精度的翼面變形調(diào)整機(jī)構(gòu)從而消除了目前依靠CFD技術(shù)進(jìn)行翼型設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行大量CFD計(jì)算所帶來的優(yōu)化效率低下的問題；同時(shí)，消除了 CFD技術(shù)在計(jì)算翼型粘性流動(dòng)過程中的理論缺陷、計(jì)算方法的不確定性等問題。保證了翼型設(shè)計(jì)結(jié)果的物理上的可靠性和工程實(shí)用性。[0016]本發(fā)明用于現(xiàn)代航空航天領(lǐng)域，能夠提高目前翼型設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)效率，依靠風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件，通過將翼型設(shè)計(jì)為變形機(jī)構(gòu)，建立實(shí)用、高效的翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為工程實(shí)際提供不同的翼型結(jié)果。

圖1是調(diào)整機(jī)構(gòu)與機(jī)翼內(nèi)的布局示意圖；圖2是調(diào)整機(jī)構(gòu)的局部示意圖；圖3是調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是支撐基座的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a是俯視圖，b是左視圖；圖5是支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.支撐基座 2.彈性蒙皮3.支撐架 4.連接套筒 5.作動(dòng)器6.連接螺栓 7.中心控制計(jì)算機(jī)8.壓電式作動(dòng)器控制器 9.支撐機(jī)構(gòu)10.空氣動(dòng)力天平Dl.控制指令 D2.電信號 D3.流場信息
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例是一種用于翼型設(shè)計(jì)的機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的翼面變形調(diào)整裝置，機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型采用NACA0012翼型作為初始翼型，并且機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型垂直于展向的各個(gè)截面上的NACA0012翼型的弦長相同。所述的機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型翼型設(shè)計(jì)點(diǎn)為34個(gè)，在同一個(gè)翼剖面上均分為兩組沿翼型弦向分布于機(jī)翼的上表面和下表面，并且上表面和下表面相互對應(yīng)的設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)相同。在本實(shí)施例中坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型前緣中點(diǎn)處，橫坐標(biāo)軸沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向從前緣到后緣，縱坐標(biāo)軸沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向從模型根部到梢部，Z軸垂直于XOY平面向上。本實(shí)施例包括支撐機(jī)構(gòu)9和控制機(jī)構(gòu)。其中支撐機(jī)構(gòu)9由支撐基座1、彈性蒙皮 2、支撐架3、連接套筒4和作動(dòng)器5以及連接螺栓6組成；控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)7、 壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10。本實(shí)施例中的機(jī)翼模型用于進(jìn)行翼型設(shè)計(jì)，沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型弦向的截面翼型為同一種翼型并且它們的弦長相等。支撐機(jī)構(gòu)9中的支撐基座1為板狀，其寬度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向長度相等，其長度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向長度相同。支撐基座1上分布有作動(dòng)器安裝孔。該安裝孔分為三排，沿支撐基座1長度方向分布在機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型長度的16. 7%、50%和83. 3%處。每排有17個(gè)安裝孔，并且每個(gè)安裝孔位置的橫坐標(biāo)與該處機(jī)翼上表面17個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位置的橫坐標(biāo)相同。每排安裝孔的數(shù)量與該處機(jī)翼上表面17 個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)量相同。作動(dòng)器5采用封閉式壓電作動(dòng)器7VS12，外螺紋式移動(dòng)端。作動(dòng)器5通過內(nèi)置在支撐基座1安裝孔中的連接螺栓成對地安裝在支撐基座1的上表面和下表面。同一表面上處于同一列的三個(gè)作動(dòng)器通過一根數(shù)據(jù)線連接在一起，用于接受同一控制信號并做出等幅位移。連接螺栓6是一個(gè)雙頭外螺紋連接螺栓。連接螺栓6中部直徑與支撐基座1上安裝孔的內(nèi)徑相同；連接螺栓6兩端的外徑與作動(dòng)器5下端的內(nèi)螺紋連接孔的內(nèi)徑相同。通過連接螺栓6將位于支撐基座1上同一安裝孔內(nèi)，并分別處于上表面和下表面的一對作動(dòng)器5相互連接。支撐架3有34個(gè)，均用鋁合金制成。支撐架3由支撐橫梁和與支撐橫梁相互垂直的三個(gè)支撐桿組成。支撐橫梁的長度與機(jī)翼的展長相同；三個(gè)支撐桿的長度相同，并且各支撐桿的位置與支撐基座1上每列作動(dòng)器安裝孔的位置相對應(yīng)。支撐桿的一端為與作動(dòng)器5 移動(dòng)端的外螺紋同向的外螺紋桿。支撐桿的桿徑與作動(dòng)器5移動(dòng)端的外徑相同。套筒4為內(nèi)螺紋套筒，其內(nèi)徑與作動(dòng)器5移動(dòng)端的外徑和支撐架3中支撐桿的外徑相同。通過套筒4將作動(dòng)器5的移動(dòng)端與支撐架3的支撐桿連接在一起。本實(shí)施例中，將橡膠機(jī)翼模型蒙皮覆蓋在支撐架3的支撐橫梁上，通過調(diào)整支撐架3中各支撐桿的高度實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼蒙皮表面形狀的調(diào)整，以獲得不同的翼型的機(jī)翼模型。本實(shí)施例的控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)7、壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10，并且中心控制計(jì)算機(jī)7、壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10之間通過信號流連接。其具體過程是，支撐機(jī)構(gòu)9中作動(dòng)器5的數(shù)據(jù)線與壓電式作動(dòng)器控制器8相連接； 壓電式作動(dòng)器控制器8的數(shù)據(jù)線與中心控制計(jì)算機(jī)7相連接；空氣動(dòng)力天平10位于機(jī)翼模型蒙皮表面與翼型設(shè)計(jì)點(diǎn)相對應(yīng)的位置，并且空氣動(dòng)力天平10的數(shù)據(jù)線亦與中心控制計(jì)算機(jī)7連接。工作時(shí)，位于機(jī)翼模型蒙皮表面的空氣動(dòng)力天平10通過數(shù)據(jù)線將流場數(shù)據(jù)信息D3傳輸給中心控制計(jì)算機(jī)7 ；中心控制計(jì)算機(jī)7將確定的變形量通過控制指令Dl傳輸至壓電式作動(dòng)器控制器8。壓電式作動(dòng)器控制器8將接收到的指令轉(zhuǎn)換為電信號D2，傳輸給支撐機(jī)構(gòu)9中的各作動(dòng)器5 ；各作動(dòng)器5根據(jù)接收到的變形量信號各自調(diào)整移動(dòng)端的高度，進(jìn)而通過與各作動(dòng)器5移動(dòng)端連接的支撐架3的支撐桿實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼模型蒙皮表面高度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對翼面的調(diào)整。各作動(dòng)器5在動(dòng)作時(shí)，沿機(jī)翼模型展向排列的三個(gè)作動(dòng)器作等幅位移。實(shí)施例二本本實(shí)施例是一種用于翼型設(shè)計(jì)的機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的翼面變形調(diào)整裝置，機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型采用NACA00M翼型作為初始翼型，并且機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型垂直于展向的各個(gè)截面上的NACA00M翼型的弦長相同。所述的機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型翼型設(shè)計(jì)點(diǎn)為40個(gè)，在同一個(gè)翼剖面上均分為兩組沿翼型弦向分布于機(jī)翼的上表面和下表面，并且上表面和下表面相互對應(yīng)的設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)相同。在本實(shí)施例中坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型前緣中點(diǎn)處，橫坐標(biāo)軸沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向從前緣到后緣，縱坐標(biāo)軸沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向從模型根部到梢部，Z軸垂直于XOY平面向上。本實(shí)施例包括支撐機(jī)構(gòu)9和控制機(jī)構(gòu)。其中支撐機(jī)構(gòu)9由支撐基座1、彈性蒙皮 2、支撐架3、連接套筒4和作動(dòng)器5以及連接螺栓6組成；控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)7、 壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10。本實(shí)施例中的機(jī)翼模型用于進(jìn)行翼型設(shè)計(jì)，沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型弦向的截面翼型為同一種翼型并且它們的弦長相等。支撐機(jī)構(gòu)9中的支撐基座1為板狀，其寬度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向長度相等，其長度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向長度相同。支撐基座1上分布有作動(dòng)器安裝孔。該安裝孔分為五排，沿支撐基座1長度方向分布在機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型長度的16. 7%,33. 3%,50%,66. 7%和83. 3%處。每排有20個(gè)安裝孔，并且每排安裝孔
6的位置的橫坐標(biāo)與該處機(jī)翼上表面20個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位置的橫坐標(biāo)相同。每排安裝孔的數(shù)量與該處機(jī)翼上表面20個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)量相同作動(dòng)器5采用封閉式壓電作動(dòng)器7VS12，外螺紋式移動(dòng)端。作動(dòng)器5通過內(nèi)置在支撐基座1安裝孔中的連接螺栓成對地安裝在支撐基座1的上表面和下表面。同一表面上處于同一列的三個(gè)作動(dòng)器通過一根數(shù)據(jù)線連接在一起，用于接受同一控制信號并做出等幅位移。連接螺栓6是一個(gè)雙頭外螺紋連接螺栓。連接螺栓6中部直徑與支撐基座1上安裝孔的內(nèi)徑相同；連接螺栓6兩端的外徑與作動(dòng)器5下端的內(nèi)螺紋連接孔的內(nèi)徑相同。通過連接螺栓6將位于支撐基座1上同一安裝孔內(nèi)，并分別處于上表面和下表面的一對作動(dòng)器5相互連接。支撐架3有40個(gè)，均用鋁合金制成。支撐架3由支撐橫梁和與支撐橫梁相互垂直的五個(gè)支撐桿組成。支撐橫梁的長度與機(jī)翼的展長相同；五個(gè)支撐桿的長度相同，并且各支撐桿的位置與支撐基座1上每列作動(dòng)器安裝孔的位置相對應(yīng)。支撐桿的一端為與作動(dòng)器5 移動(dòng)端的外螺紋同向的外螺紋桿。支撐桿的桿徑與作動(dòng)器5移動(dòng)端的外徑相同。套筒4為內(nèi)螺紋套筒，其內(nèi)徑與作動(dòng)器5移動(dòng)端的外徑和支撐架3中支撐桿的外徑相同。通過套筒4將作動(dòng)器5的移動(dòng)端與支撐架3的支撐桿連接在一起。本實(shí)施例中，將橡膠機(jī)翼模型蒙皮覆蓋在支撐架3的支撐橫梁上，通過調(diào)整支撐架3中各支撐桿的高度實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼蒙皮表面形狀的調(diào)整，以獲得不同的翼型的機(jī)翼模型。本實(shí)施例的控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)7、壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10，并且中心控制計(jì)算機(jī)7、壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10之間通過信號流連接。其具體過程是，支撐機(jī)構(gòu)9中作動(dòng)器5的數(shù)據(jù)線與壓電式作動(dòng)器控制器8相連接； 壓電式作動(dòng)器控制器8的數(shù)據(jù)線與中心控制計(jì)算機(jī)7相連接；空氣動(dòng)力天平10位于機(jī)翼模型蒙皮表面與翼型設(shè)計(jì)點(diǎn)相對應(yīng)的位置，并且空氣動(dòng)力天平10的數(shù)據(jù)線亦與中心控制計(jì)算機(jī)7連接。工作時(shí)，位于機(jī)翼模型蒙皮表面的空氣動(dòng)力天平10通過數(shù)據(jù)線將流場數(shù)據(jù)信息D3傳輸給中心控制計(jì)算機(jī)7 ；中心控制計(jì)算機(jī)7將確定的變形量通過控制指令Dl傳輸至壓電式作動(dòng)器控制器8。壓電式作動(dòng)器控制器8將接收到的指令轉(zhuǎn)換為電信號D2，傳輸給支撐機(jī)構(gòu)9中的各作動(dòng)器5 ；各作動(dòng)器5根據(jù)接收到的變形量信號各自調(diào)整移動(dòng)端的高度，進(jìn)而通過與各作動(dòng)器5移動(dòng)端連接的支撐架3的支撐桿實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼模型蒙皮表面高度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對翼面的調(diào)整。各作動(dòng)器5在動(dòng)作時(shí)，沿機(jī)翼模型展向排列的五個(gè)作動(dòng)器作等幅位移。實(shí)施例三本實(shí)施例是一種用于翼型設(shè)計(jì)的機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的翼面變形調(diào)整裝置，機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型采用NACAM10翼型作為初始翼型，并且機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型垂直于展向的各個(gè)截面上的NACAM10翼型的弦長相同。所述的機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型翼型設(shè)計(jì)點(diǎn)為50個(gè)，在同一個(gè)翼剖面上均分為兩組沿翼型弦向分布于機(jī)翼的上表面和下表面，并且上表面和下表面相互對應(yīng)的設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)相同。在本實(shí)施例中坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型前緣中點(diǎn)處，橫坐標(biāo)軸沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向從前緣到后緣，縱坐標(biāo)軸沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向從模型根部到梢部，Z軸垂直于XOY平面向上。本實(shí)施例包括支撐機(jī)構(gòu)9和控制機(jī)構(gòu)。其中支撐機(jī)構(gòu)9由支撐基座1、彈性蒙皮2、支撐架3、連接套筒4和作動(dòng)器5以及連接螺栓6組成；控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)7、 壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10。本實(shí)施例中的機(jī)翼模型用于進(jìn)行翼型設(shè)計(jì)，沿機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型弦向的截面翼型為同一種翼型并且它們的弦長相等。支撐機(jī)構(gòu)9中的支撐基座1為板狀，其寬度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向長度相等，其長度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向長度相同。支撐基座1上分布有作動(dòng)器安裝孔。該安裝孔分為七排，沿支撐基座1長度方向分布在機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型長度的 16. 7%,27. 8%,38. 9%,50%,61. 1 %、72. 2%和 83. 3%處。每排有 25 個(gè)安裝孔， 并且每排安裝孔的位置的橫坐標(biāo)與該處機(jī)翼上表面25個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位置的橫坐標(biāo)相同。每排安裝孔的數(shù)量與該處機(jī)翼上表面25個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)量相同作動(dòng)器5采用封閉式壓電作動(dòng)器7VS12，外螺紋式移動(dòng)端。作動(dòng)器5通過內(nèi)置在支撐基座1安裝孔中的連接螺栓成對地安裝在支撐基座1的上表面和下表面。同一表面上處于同一列的三個(gè)作動(dòng)器通過一根數(shù)據(jù)線連接在一起，用于接受同一控制信號并做出等幅位移。連接螺栓6是一個(gè)雙頭外螺紋連接螺栓。連接螺栓6中部直徑與支撐基座1上安裝孔的內(nèi)徑相同；連接螺栓6兩端的外徑與作動(dòng)器5下端的內(nèi)螺紋連接孔的內(nèi)徑相同。通過連接螺栓6將位于支撐基座1上同一安裝孔內(nèi)，并分別處于上表面和下表面的一對作動(dòng)器5相互連接。支撐架3有50個(gè)，均用鋁合金制成。支撐架3由支撐橫梁和與支撐橫梁相互垂直的七個(gè)支撐桿組成。支撐橫梁的長度與機(jī)翼的展長相同；七個(gè)支撐桿的長度相同，并且各支撐桿的位置與支撐基座1上每列作動(dòng)器安裝孔的位置相對應(yīng)。支撐桿的一端為與作動(dòng)器5 移動(dòng)端的外螺紋同向的外螺紋桿。支撐桿的桿徑與作動(dòng)器5移動(dòng)端的外徑相同。套筒4為內(nèi)螺紋套筒，其內(nèi)徑與作動(dòng)器5移動(dòng)端的外徑和支撐架3中支撐桿的外徑相同。通過套筒4將作動(dòng)器5的移動(dòng)端與支撐架3的支撐桿連接在一起。本實(shí)施例中，將橡膠機(jī)翼模型蒙皮覆蓋在支撐架3的支撐橫梁上，通過調(diào)整支撐架3中各支撐桿的高度實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼蒙皮表面形狀的調(diào)整，以獲得不同的翼型的機(jī)翼模型。本實(shí)施例的控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)7、壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10，并且中心控制計(jì)算機(jī)7、壓電式作動(dòng)器控制器8和空氣動(dòng)力天平10之間通過信號流連接。其具體過程是，支撐機(jī)構(gòu)9中作動(dòng)器5的數(shù)據(jù)線與壓電式作動(dòng)器控制器8相連接； 壓電式作動(dòng)器控制器8的數(shù)據(jù)線與中心控制計(jì)算機(jī)7相連接；空氣動(dòng)力天平10位于機(jī)翼模型蒙皮表面與翼型設(shè)計(jì)點(diǎn)相對應(yīng)的位置，并且空氣動(dòng)力天平10的數(shù)據(jù)線亦與中心控制計(jì)算機(jī)7連接。工作時(shí)，位于機(jī)翼模型蒙皮表面的空氣動(dòng)力天平10通過數(shù)據(jù)線將流場數(shù)據(jù)信息D3傳輸給中心控制計(jì)算機(jī)7 ；中心控制計(jì)算機(jī)7將確定的變形量通過控制指令Dl傳輸至壓電式作動(dòng)器控制器8。壓電式作動(dòng)器控制器8將接收到的指令轉(zhuǎn)換為電信號D2，傳輸給支撐機(jī)構(gòu)9中的各作動(dòng)器5 ；各作動(dòng)器5根據(jù)接收到的變形量信號各自調(diào)整移動(dòng)端的高度，進(jìn)而通過與各作動(dòng)器5移動(dòng)端連接的支撐架3的支撐桿實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼模型蒙皮表面高度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對翼面的調(diào)整。各作動(dòng)器5在動(dòng)作時(shí)，沿機(jī)翼模型展向排列的七個(gè)作動(dòng)器作等幅位移。
權(quán)利要求1.一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置，其特征在于，所述的機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型翼面調(diào)整裝置包括支撐機(jī)構(gòu)(9)和控制機(jī)構(gòu)；其中a.支撐機(jī)構(gòu)(9)中的支撐基座(1)為板狀，其寬度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向長度相等，其長度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向長度相同；支撐機(jī)構(gòu)(9)中的作動(dòng)器有多排，沿支撐基座(1)長度方向均布在支撐基座(1)上，并且第一排作動(dòng)器位于支撐基座(1)長度的 16. 7%處，最后一排作動(dòng)器位于支撐基座(1)長度的83. 3%處；每排作動(dòng)器由多個(gè)作動(dòng)器組成；各作動(dòng)器分別位于該機(jī)翼的各設(shè)計(jì)點(diǎn)上，并與該機(jī)翼的各設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)對應(yīng)；所述的作動(dòng)器( 成對地安裝在支撐基座(1)的上表面和下表面；同一表面上處于同一列的多個(gè)作動(dòng)器通過一根數(shù)據(jù)線連接在一起，用于接受同一控制信號并做出等幅位；b.控制機(jī)構(gòu)包括中心控制計(jì)算機(jī)(7)、壓電式作動(dòng)器控制器(8)和空氣動(dòng)力天平(10)； 位于機(jī)翼模型蒙皮表面的空氣動(dòng)力天平(10)通過數(shù)據(jù)線將流場數(shù)據(jù)信息D3傳輸給中心控制計(jì)算機(jī)(7)；中心控制計(jì)算機(jī)(7)將確定的變形量通過控制指令Dl傳輸至壓電式作動(dòng)器控制器(8)；壓電式作動(dòng)器控制器(8)將接收到的指令轉(zhuǎn)換為電信號D2，傳輸給支撐機(jī)構(gòu) (9)中的各作動(dòng)器(5)；各作動(dòng)器( 根據(jù)接收到的變形量信號各自調(diào)整移動(dòng)端的高度，進(jìn)而通過與各作動(dòng)器( 移動(dòng)端連接的支撐架C3)的支撐桿實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼模型蒙皮表面高度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對翼面的調(diào)整；各作動(dòng)器(5)在動(dòng)作時(shí)，沿機(jī)翼模型展向排列的各作動(dòng)器作等幅位移。
2.如權(quán)利要求1所述一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置，其特征在于，所述的支撐架(3)的數(shù)量與各排上的作動(dòng)器的數(shù)量相同；支撐架(3)由支撐橫梁和與支撐橫梁相互垂直的多個(gè)支撐桿組成；支撐橫梁的長度與機(jī)翼的展長相同；多個(gè)支撐桿的長度相同，并且各支撐桿的位置與支撐基座(1)上每列作動(dòng)器安裝孔的位置相對應(yīng)；支撐桿的一端為與作動(dòng)器(5) 移動(dòng)端的外螺紋同向的外螺紋桿；支撐桿的桿徑與作動(dòng)器( 移動(dòng)端的外徑相同。
3.如權(quán)利要求1所述一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置，其特征在于，所述的套筒(4)為內(nèi)螺紋套筒，通過該套筒(4)將作動(dòng)器(5)的移動(dòng)端與支撐架(3)的支撐桿連接在一起。
4.如權(quán)利要求1所述一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置，其特征在于，所述的機(jī)翼模型蒙皮覆蓋在支撐架(3)的支撐橫梁上，通過調(diào)整支撐架(3)中各支撐桿的高度實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼蒙皮表面形狀的調(diào)整，以獲得不同的翼型的機(jī)翼模型。
5.如權(quán)利要求1所述一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置，其特征在于，每排作動(dòng)器安裝孔的位置與該處機(jī)翼上表面的設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)對應(yīng)；每排作動(dòng)器安裝孔的數(shù)量與該處機(jī)翼上表面的設(shè)計(jì)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)相同。
專利摘要一種調(diào)整機(jī)翼模型翼面的裝置。支撐基座的寬度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的弦向長度相等，其長度與機(jī)翼風(fēng)洞吹風(fēng)模型的展向長度相同。沿支撐基座長度方向分布有多排作動(dòng)器，每排作動(dòng)器由多個(gè)作動(dòng)器組成；各作動(dòng)器分別位于該機(jī)翼的各設(shè)計(jì)點(diǎn)上，并與該機(jī)翼的各設(shè)計(jì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)對應(yīng)。所述的作動(dòng)器成對地安裝在支撐基座的上表面和下表面；同一表面上處于同一列的各作動(dòng)器通過一根數(shù)據(jù)線連接在一起，用于接受同一控制信號并做出等幅位移。本實(shí)用新型為基于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的翼型設(shè)計(jì)的翼面變形提供了方便實(shí)用的翼面變形調(diào)整機(jī)構(gòu)，依靠風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件，建立了高效的翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為工程實(shí)際提供不同的翼型結(jié)果，提高了目前翼型設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)效率。
文檔編號B64F5/00GK202038459SQ20112010021
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者葉坤, 葉正寅, 武潔, 王曉朋 申請人:西北工業(yè)大學(xué)