CN111252235A - 基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器，用于解决现有被动式副翼嗡鸣抑制机构实用性差的技术问题。技术方案是包括底座、连接件、质量块、锰钢片、粘弹性阻尼条。所述底座通过螺栓与副翼内部的肋板相连，锰钢片的一端连接在底座上，锰钢片的另一端连接在质量块上，粘弹性阻尼条沿锰钢片纵向粘贴在锰钢片的上下表面。当副翼发生嗡鸣时，锰钢片发生反复弯曲变形，自由端的质量块做上下往复运动，当外载气动力的频率与增稳器的频率相耦合，改变了副翼的稳定性边界，缩小了嗡鸣发生的频率范围，粘弹性阻尼条通过反复的拉伸、收缩运动，将一部分机械能耗散掉，降低了嗡鸣的振幅，提高了结构的疲劳寿命，实用性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种被动式副翼嗡鸣抑制机构，特别是涉及一种基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器。
背景技术
嗡鸣使飞机在跨声速飞行时，可能出现的一种副翼绕其铰链轴的单自由度周期性的等幅或发散振幅振荡，属自激振动。副翼发生嗡鸣时，会降低副翼效率，严重时会使舵面失效甚至毁坏。工程中对防止嗡鸣有以下一些建议：应用装置简单又具有足够分量的机械性阻尼来抵消负气动阻尼；提高操纵面转动频率；气动设计方面，采用有大后掠角的铰链轴线、展弦比小的升力面、有利的翼剖面形式以及操纵面采用粗钝后缘或其他方式修改的后缘以减弱激波强度。目前还没有一个完全可信的解析方法预测发生副翼嗡鸣的速度和频率，因此如何防止嗡鸣降低嗡鸣发生时振动的振幅成为飞行器设计中所密切关注的问题。
2004年8月第22卷第4期的《西北工业大学学报》上发表的《跨音速单自由度非线性颤振——嗡鸣的数值分析》公开了采用扰流片的方式抑制嗡鸣的发生。但这种方式会破坏升力面的外型，在工程实践中可行性不高。
被动式副翼嗡鸣增稳器安装在副翼内部，结构简单，安装维护方便，可靠性高，效果显著。该增稳器通过流固耦合效应可有效减小副翼发生嗡鸣的频率和振幅，当增稳器的结构固有频率与副翼振动频率相等时减振效果最好，粘弹性阻尼条通过拉伸和收缩的往复运动吸收动能从而达到减振的效果。
发明内容
为了克服现有被动式副翼嗡鸣抑制机构实用性差的不足，本发明提供一种基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器。该副翼嗡鸣增稳器包括底座、连接件、质量块、锰钢片、粘弹性阻尼条。所述底座通过螺栓与副翼内部的肋板相连，锰钢片的一端连接在底座上，锰钢片与底座先用连接件进行机械夹持，再通过胶接的方法固定锰钢片的相对位置，锰钢片的另一端连接在质量块上，粘弹性阻尼条沿锰钢片纵向粘贴在锰钢片的上下表面。当副翼发生嗡鸣时，锰钢片发生反复弯曲变形，自由端的质量块做上下往复的沉浮运动，利用流固耦合效应，当外载气动力的频率与增稳器的频率相耦合，改变了副翼的稳定性边界，缩小了嗡鸣发生的频率范围，粘弹性阻尼条通过反复的拉伸、收缩运动，将振动的一部分机械能耗散掉，降低了嗡鸣发生时的振动振幅，可以有效提高结构的疲劳寿命，实用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器，其特点是包括底座1.1、连接件1.2、质量块1.3、锰钢片2.1、粘弹性阻尼条2.2。所述底座1.1通过螺栓与副翼3.2内部的肋板相连，锰钢片2.1的一端连接在底座1.1上，锰钢片2.1与底座1.1先用连接件1.2进行机械夹持，再通过胶接的方法固定锰钢片2.1的相对位置，锰钢片2.1的另一端连接在质量块1.3上，粘弹性阻尼条2.2沿锰钢片2.1纵向粘贴在锰钢片2.1的上下表面。
本发明的有益效果是：该副翼嗡鸣增稳器包括底座、连接件、质量块、锰钢片、粘弹性阻尼条。所述底座通过螺栓与副翼内部的肋板相连，锰钢片的一端连接在底座上，锰钢片与底座先用连接件进行机械夹持，再通过胶接的方法固定锰钢片的相对位置，锰钢片的另一端连接在质量块上，粘弹性阻尼条沿锰钢片纵向粘贴在锰钢片的上下表面。当副翼发生嗡鸣时，锰钢片发生反复弯曲变形，自由端的质量块做上下往复的沉浮运动，利用流固耦合效应，当外载气动力的频率与增稳器的频率相耦合，改变了副翼的稳定性边界，缩小了嗡鸣发生的频率范围，粘弹性阻尼条通过反复的拉伸、收缩运动，将振动的一部分机械能耗散掉，降低了嗡鸣发生时的振动振幅，可以有效提高结构的疲劳寿命，实用性好。
与背景技术加扰流片相比，该增稳器安装在副翼内部，不改变副翼的外形，对副翼的气动性能没有影响；与传统的在副翼铰链轴上加阻尼相比，采用质量块加弹簧片的结构，不影响副翼的操纵性能，并且增强了副翼的结构刚度；同时与主动控制方法相比，不需要外界能量的输入，可靠性高，选择合适增稳器结构参数，可以有效抑制副翼嗡鸣。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器的正视图。
图2是本发明的上视图。
图3是现有的翼面和副翼的结构图。
图4是本发明在副翼中的安装位置示意图。
图5是背景技术的结构示意图。
图中，1.1-底座；1.2-连接件；1.3-质量块；2.1-锰钢片；2.2-粘弹性阻尼条；3.1-翼面；3.2-副翼。
具体实施方式
以下实施例参照图1、2、4。
本发明基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器包括底座1.1、连接件1.2、质量块1.3、锰钢片2.1、粘弹性阻尼条2.2。所述底座1.1通过螺栓与副翼3.2内部的肋板相连，锰钢片2.1的一端连接在底座1.1上，锰钢片2.1与底座1.1先用连接件1.2进行机械夹持，再通过胶接的方法固定锰钢片2.1的相对位置，锰钢片2.1的另一端连接在质量块1.3上，粘弹性阻尼条2.2沿锰钢片2.1纵向粘贴在锰钢片2.1的上下表面。
进一步说明，底座1.1通过上下断面的螺纹孔与副翼肋板相连。两个刚性连接件1.2通过通孔螺栓固定在底座1.1上，锰钢片2.1放置在刚性连接件3.2的夹缝中，并通过通孔螺栓拧紧，从而实现锰钢片2.1的夹紧固定，锰钢片2.1的被加紧端进行点胶处理，防止振动中螺栓松动使得锰钢片2.1脱落。粘弹性阻尼条2.2通过胶粘在锰钢片的上下表面，由于锰钢片2.1的两端都有夹持零件，因此粘弹性阻尼条2.2粘附在上下表面中部的位置。质量块1.3由两个形状、质量相同的钢块构成，两个钢块的两端各有一个通孔，将钢块对称放置于锰钢片2.1自由端的上下表面，通过通孔螺栓连接，夹持在锰钢片2.1的上下表面。这样安装是为了便于调节质量块1.3在锰钢片2.1上的相对位置，从而改变增稳器的固有频率。
常见的机翼与副翼的结构，副翼与机翼间通过铰链轴连接，增稳器安装在副翼内部，通过底座1.1与副翼内部的肋板相连。沿弦向的位置根据具体情况进行安装。
当副翼3.2发生嗡鸣时，锰钢片2.1发生反复弯曲变形，自由端的质量块1.3做上下往复的沉浮运动，利用流固耦合效应，当外载气动力的频率与增稳器的频率相耦合，改变了副翼3.2的稳定性边界，缩小了嗡鸣发生的频率范围，粘弹性阻尼条2.2通过反复的拉伸、收缩运动，将振动的一部分机械能耗散掉，降低了嗡鸣发生时的振动振幅，可以有效提高结构的疲劳寿命。
Claims (1)
1.一种基于流固耦合效应的被动式副翼嗡鸣增稳器，其特征在于：包括底座(1.1)、连接件(1.2)、质量块(1.3)、锰钢片(2.1)、粘弹性阻尼条(2.2)；所述底座(1.1)通过螺栓与副翼(3.2)内部的肋板相连，锰钢片(2.1)的一端连接在底座(1.1)上，锰钢片(2.1)与底座(1.1)先用连接件(1.2)进行机械夹持，再通过胶接的方法固定锰钢片(2.1)的相对位置，锰钢片(2.1)的另一端连接在质量块(1.3)上，粘弹性阻尼条(2.2)沿锰钢片(2.1)纵向粘贴在锰钢片(2.1)的上下表面。
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