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專利名稱：飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于快速成型技術(shù)和航空工業(yè)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭圃旒夹g(shù)領(lǐng)域，具體 涉及一種基于光固化快速成型的全樹脂飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型的一體化設(shè)計(jì)及制 造方法。
背景技術(shù)：
飛機(jī)的顫振是在氣動力、彈性力和慣性力作用下的自激振動，它從空氣
中吸取能量， 一旦飛行速壓超過臨界值，振幅就ffliS增大，導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)的 破壞。顫振是破壞性的振動，所以在飛機(jī)的飛行包線內(nèi)不允許出現(xiàn)顫振現(xiàn)象。 為了確保飛行中不出現(xiàn)顫振，需要研究和校核設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的顫振性能，飛機(jī)模 型的顫振風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是研究顫振的重要手段。
為了研究飛機(jī)的顫振性能，風(fēng)洞顫振模型必須精確滿足幾何相似、質(zhì)量 相似、岡U度相似和結(jié)構(gòu)相似，即全動力相似的要求；同時，由于飛機(jī)的外形 與內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是新型戰(zhàn)機(jī)(氣動、結(jié)構(gòu)超復(fù)雜)、大型運(yùn)輸機(jī)(展 弦比大，容易變形)，給顫振風(fēng)洞模型的設(shè)計(jì)和制造帶來了巨大困難。
目前，顫振風(fēng)洞模型的設(shè)計(jì)與制造一般基于金屬材料，通常采用一根或 數(shù)根金屬梁模擬剛度相4以，通過航空板或木材制造的維形框架與玻璃纖維氈 的組合維持氣動外形和滿足幾何相似，最后采用重金屬配重的方式達(dá)到質(zhì)量 相似要求。該方法存在的不足有(1)工藝復(fù)雜。傳統(tǒng)工藝采用金屬梁、維 形框、蒙皮等部件分別設(shè)計(jì)加工再組裝的方式，氣動外形由維形框和蒙皮保 證，剛度由金屬梁提供，質(zhì)量相似通常在模型制造后期通過重金屬配重調(diào)試 完成。這種分散的設(shè)計(jì)和制造方法，不僅增加了設(shè)計(jì)難度，也使得工藝過程 較復(fù)雜。(2)精度難控制。傳統(tǒng)工藝采用金屬梁、維形框、蒙皮等部件分別 設(shè)計(jì)加工再組裝的方式，這種多部件的組裝的方法降低了模型的整體精度；而維形框、蒙皮等的加工和整體組裝大都基于手工，造成了整體精度的損失。
當(dāng)模型外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，這個問題更加突出。(3)不能滿足結(jié)構(gòu)相 似。由于剛度縮比設(shè)計(jì)中金屬材料的剛度過大，在滿足剛度相似的前提下無 法同時兼顧結(jié)構(gòu)的一致，而且維形框和蒙頗模型的岡U度沒有貢獻(xiàn)，這與飛 機(jī)實(shí)際情況不符合，因此，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造方法不能滿足結(jié)構(gòu)相似的要求。 (4)成本高、周期長。分散的多種材料的設(shè)計(jì)和加工、基于手工的制造工藝、 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性等使得傳統(tǒng)的顫振模型的設(shè)計(jì)和制造成本較高、周期較長、 且不滿完全滿足顫振試驗(yàn)對全動力相似的要求。綜上所述，傳統(tǒng)的顫振模型 的設(shè)計(jì)和制造難以滿足飛機(jī)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的新要求，制約了飛機(jī)設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì) 質(zhì)量的提高。
國內(nèi)外的航空航天研發(fā)機(jī)構(gòu)和部門正在積極探索和研究風(fēng)洞模型快速制 造新技術(shù)，其中以快速成型制造技術(shù)為中心和重點(diǎn)。美國航空航天局和空軍、 俄羅斯中央空氣動力研究院等單位通過與數(shù)控加工的金屬模型對比研究，認(rèn) 為快速成型制造技術(shù)在風(fēng)洞豐莫型制造上有明顯優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在不受形狀和 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度限制，對于飛機(jī)復(fù)雜流線外形制造具有很大優(yōu)勢。美國航空 航天局馬歇爾中心(NASAMarshall)、美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)和美國 約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(JHU/APL)的研究人員以新型UCAVX -45A 無人攻擊機(jī)和導(dǎo)彈風(fēng)洞模型作為研，象，對比分析了各種不同的快速成型 技術(shù)在各種載荷實(shí)驗(yàn)條件下的適用性。研究發(fā)現(xiàn)，各種快速成型技術(shù)都適用 于中小氣動載荷實(shí)驗(yàn)條件，其中由于光固化成型(StereoLithography， SL)制 造精度高，模型表面質(zhì)量好，所以在風(fēng)洞模型快速成型制造技術(shù)中最具前景。 以上的研究集中在測力觀,等剛性模型制造上，彈性模型方面，日本HONDA 公司利用光固化成型工藝制造飛機(jī)外殼，與金屬梁組裝成跨聲速顫振模型， 將該工藝應(yīng)用到了工業(yè)實(shí)際中。國內(nèi)相關(guān)的工作以西安交通大學(xué)和中國空氣 動力研究與發(fā)展中心的合作研究為代表，在基于光固化快速成型技術(shù)的測力 湖!l壓風(fēng)洞模型的設(shè)計(jì)和制造方面具備較為成熟的基礎(chǔ)。北京航空航天大學(xué)發(fā)展了一種基于低模量復(fù)合材料的低速顫振模型設(shè)計(jì)方法，采用傳統(tǒng)復(fù)合材料 成型工藝，制造了復(fù)合材料低速顫振模型。
綜上所述，國內(nèi)外在利用光固化快速成型技術(shù)制造測力測壓模型方面已
有較成熟的研究成果；顫振模型方面，目前集中在飛機(jī)外殼的制造上，部分 克服了傳統(tǒng)工藝的不足，但由于不是一體化的設(shè)計(jì)與制造，沒有充分發(fā)揮光 固化快速成型技術(shù)的優(yōu)勢。另外一方面，雖然已經(jīng)在全非金屬模型的設(shè)計(jì)與 制造方面開展了研究，但由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料各向異性，與實(shí)際飛機(jī)材料 的各向同性存在沖突，影響了相似的質(zhì)量；同時，基于手工的復(fù)合材料成型 的工藝存在周期較長、工藝過程較復(fù)雜、成型精度較低的不足，沒有完全擺 脫傳統(tǒng)工藝的限制。因此，為了提高飛機(jī)顫振風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)效率，從而提高飛機(jī) 設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量，亟待開發(fā)一種全柳旨的一體化設(shè)計(jì)與制造方法，利用 光固化快速成型技術(shù)精度高、時間短、成本低、無需模具、整體成型等優(yōu)勢， 克服傳統(tǒng)工藝的工藝復(fù)雜、成本高、周期長等不足，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)低速顫振風(fēng)洞 模型的精確、快速、低成本的設(shè)計(jì)與制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種精確、快速、低成本的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一 體化設(shè)計(jì)及制造方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
1) 全樹脂顫振模型的一體化設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu)、尺寸縮比系數(shù)、 臨界風(fēng)速縮比系im光固化樹脂材料性能參數(shù)進(jìn)行顫振模型的一體化設(shè)計(jì)， 即全樹脂梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成的顫振模型滿足幾何相 似、剛度相似、結(jié)構(gòu)相似、質(zhì)量相似的全動力相似要求；
2) 全樹脂顫振豐莫型的一體化制造 一體化制造是基于光固化快速成型技 術(shù)的顫振模型梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮的整體成型對設(shè)計(jì)完成的全樹脂顫振模型進(jìn) 行分割，利用光固化快速成型技術(shù)一體化成型顫振模型的各部件，經(jīng)后處理 組裝、配重完成全樹脂顫振模型的制造。所說的飛機(jī)顫振模型的結(jié)構(gòu)包括梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮結(jié)構(gòu)兩部分，該梁架結(jié) 構(gòu)由梁、肋、桁條、墻組成。
全樹脂顫振模型的一體化設(shè)計(jì)具體過程如下
1) 確定縮比系數(shù)
根據(jù)所模擬實(shí)際飛機(jī)的結(jié)構(gòu)、顫振風(fēng)洞試驗(yàn)要求、風(fēng)洞尺寸、流場特性 確定尺寸縮比系數(shù)^ 、臨界風(fēng)速縮比系數(shù)^及大氣密度縮比系數(shù)、。
2) 幾何相似設(shè)計(jì)
幾何相似指模型與所模擬實(shí)際飛機(jī)氣動外形的相似，包括拓?fù)潢P(guān)系的一 致和尺寸大小的相似。
原則上，模型的外形尺寸由所模擬的實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu)按尺寸縮比系數(shù)^進(jìn) 行等比例縮比獲得，而兩者拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全一致。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，根據(jù)所模擬 實(shí)際飛機(jī)的尺寸和尺寸縮比系數(shù)^進(jìn)行外形尺寸設(shè)計(jì)，根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)國家軍
用標(biāo)準(zhǔn)GJB 180-86對模型外形進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)。
3) 剛度相似設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)相似設(shè)計(jì)
岡IJ度相似包括模型整體剛度與實(shí)際飛機(jī)整體剛度滿足剛度相似比例，以 及模型的岡i渡分布與所模擬的實(shí)際飛機(jī)一致，即梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮對模型的剛 度均有貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)比例視實(shí)際飛機(jī)比例而定。剛度相似包括彎曲剛度^ 、扭 轉(zhuǎn)剛度/^和拉伸剛度^的相似。
首先，根據(jù)尺寸縮比系數(shù)fc,、臨界風(fēng)速縮比系數(shù)、及大氣密度縮比系數(shù) 、計(jì)算剛度相似比例(&，、A,，其中&G,/,/一分別為材料的彈性模量，
剪切模量，飛機(jī)特征慣性矩、極慣性矩和截面面積)；然后，根據(jù)所模擬實(shí) 際飛機(jī)的剛度大小及分布和剛度相似比例確定模型的岡岐大小及分布(即
^^ = ^，^4^ = ^,^^ = ^);最后，郵'渡大小和光固化柳旨的材料性能確定模型梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮的尺寸即根據(jù)(￡/), 、 (G/p)模型、 (竭,及材料特性參數(shù)五,G，確定模型幾何尺寸/，/^ ;
結(jié)構(gòu)相似指模型的梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮的結(jié)構(gòu)與尺寸同所模擬的實(shí)際飛機(jī)相 似，使得模型的傳力特性與所模擬的實(shí)際飛ITO似。
結(jié)構(gòu)相似受兩個因素的制約 一是所模擬實(shí)際飛機(jī)梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮的等 比例縮比尺寸；二是剛度相似設(shè)計(jì)獲取的尺寸。其過程是根據(jù)剛度相似設(shè)計(jì) 獲取的幾何尺寸/,/p j 、縮比系數(shù)及飛機(jī)的原始尺寸得到飛機(jī)顫振模型的內(nèi)
部結(jié)構(gòu)尺寸。
4)質(zhì)量相似設(shè)計(jì)
質(zhì)量相似包括模型整體質(zhì)量大小與實(shí)際飛機(jī)整體質(zhì)量滿足質(zhì)量大小相似 比例，以及模型的質(zhì)量分布和質(zhì)心位置與所模擬的實(shí)際飛機(jī)一致。
質(zhì)量相似設(shè)計(jì)與剛度相似設(shè)計(jì)流程大體相同。首先，根據(jù)大尺寸縮比系 數(shù)&及大氣密度縮比系數(shù)、計(jì)算質(zhì)量相似比例^ (、-^A3);然后，根據(jù)
所模擬實(shí)際飛機(jī)的質(zhì)量大小及分布和質(zhì)量相似比例確定模型的質(zhì)量大小及分
布(即^m"J;最后，由質(zhì)量大小(附)模型及分布和光固化樹脂質(zhì)量(m)樹脂 (附)實(shí)際
((附)樹脂由模型幾何尺寸/,/p」和樹脂密度戶樹脂確定)，通過重金屬(鎢等) 配重的方式獲取需要的質(zhì)量大小(即(w)肖-(m),-(附)w旨)及分布重心的坐 標(biāo)。
全樹脂顫振模型的一體化制造具體流程如下 1)模型分割設(shè)計(jì)
根據(jù)模型的尺寸、所模擬實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和光固化快速成型工藝特點(diǎn)， 對一體化設(shè)計(jì)完成的模型整體可進(jìn)行分割。分割應(yīng)符合以下原則1)決定是 否分割及分割數(shù)量的因素是光固化成型機(jī)的最大成型尺寸，如果所設(shè)計(jì)模型 小于該尺寸，則無需分割，否則進(jìn)行分割并使每一部分均小于該尺寸；2)分 割部位要根據(jù)試驗(yàn)要求、模型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等選擇，避開傳力及氣動關(guān)鍵部位；3)連接方式應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以消除分割對模型整體相似質(zhì)量的影響， 一般包括膠 接、緊固件連接等方式。
2) 模型部件成型
根據(jù)顫振模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，利用光固化快速成型設(shè)備成 型各模型部件。成型精度必須滿足低速風(fēng)洞飛機(jī)模型設(shè)計(jì)規(guī)范(國家軍用標(biāo) 準(zhǔn)GJB 180-86)要求。成型過程中要兼顧成型質(zhì)量、時間、成本等因素。 后處理在成型完成后進(jìn)行， 一般包括去支撐、清洗、后固化等環(huán)節(jié)。 模型組裝對連接部位進(jìn)行必要處理后，按照^莫型分割設(shè)計(jì)要求對成型 的各模型部件進(jìn)行組裝。要求組裝牢固可靠，對模型整體相似質(zhì)量的影響盡 量小，精度滿足低速風(fēng)洞飛機(jī)模型設(shè)計(jì)規(guī)范(國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 180-86)要 求。
3) 配重配重過程應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況在模型組裝前或組裝后進(jìn)行。配重 的大小及安裝位置以質(zhì)量相似設(shè)計(jì)的質(zhì)量大小(m)鉤=(附)模型-(m)柳旨及分布重 心的坐標(biāo)為艦配重進(jìn)行安裝，安裝應(yīng)該牢固可靠，并且對整體相似質(zhì)量的 影響盡量小。
本發(fā)明利用光固化快速成型技術(shù)精確、快速、低成本帝腿復(fù)雜飛機(jī)模型 的優(yōu)勢和光固化樹脂材料低模量的特點(diǎn)，消除不必要組裝環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)和制造 滿足全動力相似的全樹脂顫振風(fēng)洞模型，提高了風(fēng)洞模型的制造精度、減低 了成本、縮短了周期，從而提高了飛機(jī)的研制速度。


圖1為某飛機(jī)機(jī)翼框段結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為某飛機(jī)機(jī)翼框段模型設(shè)計(jì)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參照圖1和圖2，本例中的對象是某飛機(jī)機(jī)翼典型框段結(jié)構(gòu)，由框l、桁 條2和蒙皮3組成。框段是飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的基本單元，可以作為顫振模型的設(shè)計(jì)的典型案例。采用SPS600B光固化成型機(jī)(陜西恒通智能機(jī)械有限公司)， 光固化樹脂豐才茅斗為SOMOS 14120 (DSM)。
參照圖1和圖2，根據(jù)實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu)、尺寸縮比系數(shù)、臨界風(fēng)速縮比系 數(shù)及光固化樹脂材料性能參數(shù)，基于光固化樹脂材料，進(jìn)行顫振模型的一體 化設(shè)計(jì)；分別經(jīng)過幾何相似設(shè)計(jì)、岡IJ度相似設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)相似設(shè)計(jì)及質(zhì)量相似 設(shè)計(jì)，使得顫振模型滿足的全動力相似要求。設(shè)計(jì)結(jié)果示意圖如圖2所示。
本設(shè)計(jì)中，模型的框1 、桁條2和蒙皮3均采用同種材料~~光固化樹 脂，幾何外形滿足尺寸縮比關(guān)系，整體剛度滿足剛度相似系數(shù)，整體質(zhì)量滿 足質(zhì)量相似系數(shù)(配重按照質(zhì)量相似系數(shù)計(jì)算而得，材料為鉤塊，粘接在框 的內(nèi)表面中部)，剛度分布、質(zhì)量分布及傳力路線與所模擬的實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu) 一致，框1 、桁條2和蒙皮3按各自比例分擔(dān)剛度和質(zhì)量。
參照圖1和圖2，本例中的制造工藝是基于光固化快速成型技術(shù)的顫振 模型梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮的整體成型對設(shè)計(jì)完成的模型進(jìn)行必要分割，利用光 固化快速成型技術(shù)成型各部件，經(jīng)后處理后組裝完成全樹脂顫振模型的一體 化制造。
本例中，模型的最大尺寸(100mm)小于的光固化成型機(jī)的容量 (600mmx600mmx400mm)，最小尺寸(lmm)大于光固化成型機(jī)尺寸精度 (O.lmm)，因此無需分割，即框l、桁條2和蒙皮3以一個整體一次成型。 為了獲取最好的成型質(zhì)量，本例中，成型方向選擇桁條2的方向。 成型后的框段，經(jīng)過清洗和配重的安裝，完成顫振模型的制造。本例中 制造過程按照低速風(fēng)洞飛機(jī)模型設(shè)計(jì)規(guī)范(國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 180-86)操作， 保證尺寸精度要求。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)與帝隨方法與傳統(tǒng)的方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) 1)光固化快速成型技術(shù)的采用、材料的同一性和樹脂的低模量特點(diǎn)， 為一體化設(shè)計(jì)和一體4t制造提供了基礎(chǔ)；
ii2) —體化設(shè)計(jì)方法在保證幾何相似、剛度相似和質(zhì)量相似基礎(chǔ)上，實(shí) 現(xiàn)了結(jié)構(gòu)相似，從而完成全動力相似顫振模型的設(shè)計(jì)；
3) —體化制造方法，顯著減少或消除不必要組裝環(huán)節(jié)，提高整體精度;
4) 快速成型制造技術(shù)成熟，成型尺寸精度和表面粗糙度滿足要求，且 主要?dú)鈩油庑尾考淮纬尚停ＷC了飛機(jī)風(fēng)洞模型的制造質(zhì)量；
5) 無需工裝，簡化了模型的制造工藝，并且能夠方便制造復(fù)雜氣動外 形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的t莫型，降低了制造成本和制造周期。
權(quán)利要求
1、飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其特征在于1)全樹脂顫振模型的一體化設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu)、尺寸縮比系數(shù)、臨界風(fēng)速縮比系數(shù)及光固化樹脂材料性能參數(shù)進(jìn)行顫振模型的一體化設(shè)計(jì)，即全樹脂梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成的顫振模型滿足幾何相似、剛度相似、結(jié)構(gòu)相似、質(zhì)量相似的全動力相似要求；2)全樹脂顫振模型的一體化制造對設(shè)計(jì)完成的全樹脂顫振模型進(jìn)行分割，利用光固化快速成型技術(shù)一體化成型顫振模型的各部件，經(jīng)后處理、組裝、配重完成全樹脂顫振模型的制造。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其 特征在于所說的飛機(jī)顫振模型的結(jié)構(gòu)包括梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮結(jié)構(gòu)兩部分，該 梁架結(jié)構(gòu)由梁、肋、桁條、墻組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其 特征在于所說的確定縮比系數(shù)是根據(jù)所模擬實(shí)際飛機(jī)的結(jié)構(gòu)、顫振風(fēng)洞試 驗(yàn)要求、風(fēng)洞尺寸、流場特性確定尺寸縮比系數(shù)&、臨界風(fēng)速縮比系數(shù)、及 大氣密度縮比系數(shù)、。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其 特征在于所說的幾何相似設(shè)計(jì)是根據(jù)所模擬實(shí)際飛機(jī)的尺寸和尺寸縮比系數(shù)it,進(jìn)行外形尺寸設(shè)計(jì)，根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 180-86對模型外形進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其 特征在于所說的剛度相似設(shè)計(jì)包括彎曲剛度&,、扭轉(zhuǎn)岡U度、和拉伸剛度^的相似設(shè)計(jì)首先，根據(jù)尺寸縮比系數(shù)&、臨界風(fēng)速縮比系數(shù)&及大氣密 度縮比系數(shù)、計(jì)算剛度相似比例^,&v^，其中&G，/，/一分別為材料的彈性模量，剪切模量，飛機(jī)特征慣性矩、板慣性矩和截面面積；然后，根 據(jù)所模擬實(shí)際飛機(jī)的剛度大小及分布和剛度相似比例確定模型的剛度大小及分布即^1^u最后，郵唬大小和光固化樹脂的材粋性能確定模型梁架結(jié)構(gòu)和蒙皮的尺寸，即根據(jù)(剛模型、 (G/"翻、(")模型及材料特性參數(shù)五，G，確定模型幾何尺寸/，/p,^所說的結(jié)構(gòu)相似設(shè)計(jì)是根據(jù)岡帔相似設(shè)計(jì)獲取的幾何尺寸/，/^ 、縮比系數(shù)及飛機(jī)的原始尺寸得到飛機(jī)顫振模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及帝隨方法，其 特征在于所說的質(zhì)量相似設(shè)計(jì)首先，根據(jù)尺寸縮比系數(shù)、及大氣密度縮 比系數(shù)、，計(jì)算質(zhì)量相似比例、，&=、^然后，根據(jù)所模擬實(shí)際飛機(jī)的質(zhì)量大小及分布和質(zhì)量相似比例確定模型的質(zhì)量大小及分布即^^ =、；(附)實(shí)際最后，由質(zhì)量大小(m)模型及分布和光固化樹脂質(zhì)量(m)樹脂，(m)柳旨由模型幾何 尺寸/,/, J和樹脂密度/9柳旨確定，通過重金屬配重的方式獲取需要的質(zhì)量大 小即(附)鉤=(附)模型-(m)柳旨及分布重心的坐標(biāo)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其 特征在于所說的模型分割設(shè)計(jì)是根據(jù)光固化成型機(jī)的最大成型尺寸及模型 的大小決定是否分割及分割部件數(shù)，如果該模型小于光固化成型機(jī)的最大成 型尺寸，則無需分割，否則進(jìn)行分害拼使每一部分均小于光固化成型機(jī)的最 大成型尺寸，分割部位應(yīng)避開傳力及氣動關(guān)鍵部位，連接方式應(yīng)消除分害樹 模型整體相似質(zhì)量的影響，包括膠接、緊固件連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其 特征在于所說的模型部件成型是根據(jù)顫振模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用光固化快 速成型設(shè)備成型各模型部件，成型精度滿足國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 180-86對低速 風(fēng)洞飛機(jī)模型設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法，其特征在于所說的后處理是在成型完成后對零部件進(jìn)行去支撐、清洗、后固 化處理；模型組裝是按照模型分割設(shè)計(jì)要求對成型的各模型部件進(jìn)行組裝， 組裝精度應(yīng)滿足國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 180-86低速風(fēng)洞飛機(jī)模型設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)顫振風(fēng)洞模型一體化設(shè)計(jì)及制造方法， 其特征在于所說的配重的大小及安割立置以質(zhì)量相似設(shè)計(jì)的質(zhì)量大小(附)鉤=(附)模型 一(附)樹脂 及分布重心的坐標(biāo)為準(zhǔn)對配重進(jìn)行安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于光固化快速成型的全樹脂飛機(jī)低速顫振風(fēng)洞模型的一體化設(shè)計(jì)及制造方法。該方法首先根據(jù)實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu)、風(fēng)洞試驗(yàn)要求及光固化樹脂材料參數(shù)，基于光固化樹脂材料，進(jìn)行顫振模型的一體化設(shè)計(jì)，在對光固化快速工藝進(jìn)行優(yōu)化基礎(chǔ)上，一體化制造全樹脂顫振模型。該方法提出了一種低模量材料的顫振模型的設(shè)計(jì)及制造新思路，利用光固化快速成型技術(shù)精確、快速、低成本的優(yōu)勢、模型材料的統(tǒng)一性和樹脂材料低模量及各向同性的特點(diǎn)，消除不必要組裝環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)和制造滿足全動力相似的全樹脂顫振風(fēng)洞模型，克服了傳統(tǒng)工藝的缺陷，提高了風(fēng)洞模型的制造精度、減低了成本、縮短了周期、實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)相似，從而提高了飛機(jī)的研制速度。
文檔編號G01M9/00GK101509825SQ20091002152
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者盧秉恒, 朱偉軍, 李滌塵 申請人:西安交通大學(xué)