RU2587525C1 - Aero-elastic model - Google Patents
Aero-elastic model Download PDFInfo
- Publication number
- RU2587525C1 RU2587525C1 RU2015118025/28A RU2015118025A RU2587525C1 RU 2587525 C1 RU2587525 C1 RU 2587525C1 RU 2015118025/28 A RU2015118025/28 A RU 2015118025/28A RU 2015118025 A RU2015118025 A RU 2015118025A RU 2587525 C1 RU2587525 C1 RU 2587525C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- core
- aeroelasticity
- substance
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аэродинамических испытаний и предназначено для использования в аэродинамических трубах (АДТ), где требуется проведение исследований явлений аэроупругости.The invention relates to the field of aerodynamic testing and is intended for use in wind tunnels (ADT), where studies of the phenomena of aeroelasticity are required.
Известны динамически подобные модели для исследования явлений аэроупругости (Лыщинский В.В. Моделирование флаттера в аэродинамических трубах. М.: Физматлит, 2009 г.), в том числе выполненные с применением композитных материалов (Система автоматизированного проектирования, изготовления и инженерного анализа аэроупругих моделей летательных аппаратов и строительных сооружений. Ю.А. Азаров, Е.В., Брускова и др. Труды ЦАГИ, 2014 г., Выпуск 2748, с. 298-317).Dynamically similar models are known for studying the phenomena of aeroelasticity (V. Lyschinsky. Modeling of flutter in wind tunnels. M .: Fizmatlit, 2009), including those made using composite materials (Computer-aided design, manufacturing and engineering analysis of aeroelastic flying models apparatuses and building constructions. Yu.A. Azarov, E.V., Bruskova, etc. Proceedings of TsAGI, 2014, Issue 2748, pp. 298-317).
Недостатком этих моделей является отсутствие естественной защиты от разрушения при потере устойчивости конструкции в потоке и превышении уровня допустимых деформаций, что повышает стоимость и длительность эксперимента, так как приходится очень осторожно, шаг за шагом приближаться к границе потери устойчивости. В отдельных случаях происходят разрушения дорогостоящих моделей, что ведет к существенным экономическим потерям, проведению трудоемких работ по очистке АДТ и ее простоям.The disadvantage of these models is the lack of natural protection against fracture in case of loss of structural stability in the flow and exceeding the level of permissible deformations, which increases the cost and duration of the experiment, since it is necessary to carefully approach the boundary of stability loss step by step. In some cases, the destruction of expensive models occurs, which leads to significant economic losses, the implementation of laborious work to clean the ADT and its downtime.
Для защиты таких моделей были предложены пружинные защелки, останавливающие колебания какой-либо точки конструкции крыла, элерона или руля при достижении опасных амплитуд, и дистанционно управляемые стопоры с электрическими, гидравлическими или пневматическими приводами.To protect such models, spring latches were proposed to stop vibrations at any point in the wing, aileron or rudder structure when dangerous amplitudes were reached, and remotely controlled stoppers with electric, hydraulic or pneumatic drives.
Кроме того, был предложен метод специального ослабления заранее выбранных элементов моделей (В.В. Лыщинский. Моделирование флаттера в аэродинамических трубах. М.: Физматлит, 2009 г. ). При флаттере такой конструкции первым разрушался выбранный элемент, после чего флаттер модели прекращался. Однако эти способы защиты имеют ограниченное быстродействие и не во всех случаях гарантируют безопасность испытаний.In addition, a method was proposed for special attenuation of pre-selected model elements (VV Lyshchinsky. Modeling flutter in wind tunnels. M: Fizmatlit, 2009). When flutter of this design, the selected element was first destroyed, after which the flutter of the model ceased. However, these protection methods have limited performance and do not in all cases guarantee the safety of the tests.
Другим недостатком таких моделей является сложность обеспечения высокой точности измерений ее деформаций, особенно крутильных. Тензодатчики, размещенные в концевых сечениях крыла, недостаточно чувствительны к малым деформациям, а акселерометры измеряют ускорения, переход от которых к перемещениям сопряжен со значительными погрешностями ввиду наличия шумов измерений. Непосредственные измерения упругих перемещений модели затруднены и недостаточно точны ввиду наличия колебаний модели на опорном устройстве, как жесткого целого, со значительными амплитудами в условиях проведения испытаний в АДТ. Кроме того, при задаваемых программой испытаний изменениях углов атаки, скольжения и крена меняется положение модели в рабочей части АДТ, что требует перенастройки системы измерений перемещений.Another disadvantage of such models is the difficulty of ensuring high accuracy in measuring its deformations, especially torsional ones. Strain gauges located in the wing end sections are not sensitive enough to small deformations, and accelerometers measure accelerations, the transition from which to displacements is associated with significant errors due to the presence of measurement noise. Direct measurements of the elastic displacements of the model are difficult and insufficiently accurate due to the presence of oscillations of the model on the supporting device, as a rigid whole, with significant amplitudes in the conditions of testing in ADT. In addition, when the angles of attack, slip, and roll are specified by the test program, the position of the model in the working part of the ADT changes, which requires reconfiguration of the displacement measurement system.
Известна модель крыла самолета для исследования явлений аэроупругости, взятая за прототип (Бисплингхофф Р.Л., Эшли X., Халфмэн Р.Л. Аэроупругость, Пер. с англ. М., ил, 1958 г. ), в которой имеется внутренняя полость, сообщающаяся с узлами крепления модели (фиг. 1).A known model of the wing of an airplane for studying the phenomena of aeroelasticity, taken as a prototype (Bislinghoff R.L., Ashley X., Halfman R.L. Aeroelasticity, Per. From English M., il, 1958), in which there is an internal cavity communicating with the attachment points of the model (Fig. 1).
Недостатками этой модели являются отсутствие естественной защиты от разрушения при потере устойчивости конструкции в потоке и превышении уровня допустимых деформаций, сложность обеспечения высокой точности измерений ее деформаций.The disadvantages of this model are the lack of natural protection against destruction in case of loss of structural stability in the flow and exceeding the level of permissible deformations, the difficulty of ensuring high accuracy of measurements of its deformations.
Задачей данного изобретения являются повышение защищенности модели при проведении испытаний без ухудшения ее свойств и повышение информативности испытаний.The objective of the invention is to increase the security of the model during testing without impairing its properties and increasing the information content of the tests.
Технический результат заключается в повышении безопасности проведения испытаний и повышении их информативности.The technical result consists in increasing the safety of testing and increasing their information content.
Технический результат достигается тем, что в аэроупругой модели в ее внутренней полости с лимитированным зазором размещен с возможностью закрепления на опорном устройстве жесткий высокопрочный сердечник, содержащий на своей поверхности демпферы, кроме того, на модели и (или) на сердечнике находятся датчики перемещений и датчики системы защиты АДТ.The technical result is achieved by the fact that in the aeroelastic model in its internal cavity with a limited gap, a rigid high-strength core is placed with the possibility of fixing on the supporting device, containing dampers on its surface, in addition, there are displacement sensors and system sensors on the model and (or) on the core ADT protection.
На фиг. 1 изображена модель крыла самолета для исследования аэроупругих явлений (прототип).In FIG. 1 shows a model of an airplane wing for studying aeroelastic phenomena (prototype).
На фиг. 2 изображено поперечное сечение предлагаемой модели крыла с сердечником.In FIG. 2 shows a cross section of the proposed core wing model.
На фиг. 3 изображена модель, закрепленная на стенке (опоре).In FIG. 3 shows a model mounted on a wall (support).
Рассмотрим предлагаемое устройство на примере модели крыла.Consider the proposed device on the example of a wing model.
Внутри аэроупругой модели 1 (фиг. 2) с лимитированным зазором установлен жесткий высокопрочный сердечник 2, закрепленный на опорном устройстве (например, стенке (фиг. 3), хвостовой державке, ленточной подвеске и др.) или в узловых точках исследуемых форм колебаний модели. Положение узловых точек исследуемых форм колебаний модели определяют расчетными методами или по результатам резонансных испытаний. Величина зазора выбирается в зависимости от конструкции модели и условий эксперимента. В местах возможного соприкосновения на модели 1 и на сердечнике 2 находятся датчики 3 системы защиты АДТ (контактные или бесконтактные). На поверхности сердечника 2 размещены демпферы 4 (например, накладки из демпфирующего материала) в местах возможного контакта модели и сердечника. Также на сердечнике 2 размещены датчики перемещений 5 для измерения упругих перемещений модели.A rigid high-
Основной характеристикой способности модели к противодействию превышению амплитуд колебаний, вызывающих ее разрушения, является способность к ограничению этих амплитуд, возникающая при контакте внутренней поверхности модели с жестким и высокопрочным сердечником через демпфер.The main characteristic of the model’s ability to counteract the excess of the amplitudes of oscillations that cause its destruction is the ability to limit these amplitudes that occurs when the internal surface of the model comes into contact with a hard and high-strength core through a damper.
Работа устройства происходит в следующем порядке.The operation of the device occurs in the following order.
В процессе проведения эксперимента в АДТ при превышении допустимых аэродинамических нагрузок, ведущих к потере аэроупругой устойчивости, модель 1 через демпфер 4 соприкасается с сердечником 2, передавая на него излишнюю нагрузку, что предохраняет ее от излишне высоких деформаций и разрушения.During the experiment in the ADT, when the permissible aerodynamic loads, leading to the loss of aeroelastic stability, are exceeded,
При соприкосновении модели 1 и сердечника 2 при помощи датчиков 3 подается сигнал о превышении допустимого уровня амплитуд колебаний в систему защиты АДТ для прекращения испытаний, обеспечивая таким образом дополнительную защиту модели от разрушения.When the
Малый зазор между сердечником и внутренней поверхностью модели и отсутствие влияния колебаний державки или ленточной подвески на результаты измерений относительных перемещений позволяют проводить с высокой точностью измерения упругих перемещений модели (амплитуд, форм и частот колебаний модели), повышая точность и информативность эксперимента. Ввиду наличия малых упругих перемещений в пределах малого зазора в качестве датчиков перемещений 5 могут использоваться датчики индуктивного или емкостного типа, которые не влияют на упруго-массовые характеристики модели и ее демпфирующие свойства, обеспечивая высокую чувствительность и точность измерений.The small gap between the core and the inner surface of the model and the absence of the influence of oscillations of the holder or belt suspension on the results of measurements of relative displacements make it possible to measure with high accuracy the elastic displacements of the model (amplitudes, shapes and frequencies of model oscillations), increasing the accuracy and information content of the experiment. Due to the presence of small elastic displacements within a small gap, inductive or capacitive type sensors can be used as
Датчики перемещений 5 могут выступать в качестве датчиков системы защиты, однако это требует согласования измерительной системы с системой защиты АДТ.The
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118025/28A RU2587525C1 (en) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | Aero-elastic model |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118025/28A RU2587525C1 (en) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | Aero-elastic model |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2587525C1 true RU2587525C1 (en) | 2016-06-20 |
Family
ID=56132216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015118025/28A RU2587525C1 (en) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | Aero-elastic model |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2587525C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108931353A (en) * | 2018-07-05 | 2018-12-04 | 河南理工大学 | The manufacturing method of continuous shell air spring pole for tall and slender structure wind tunnel test |
CN114235327A (en) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 重庆大学 | Full triaxial aeroelastic test device of controllable degree of freedom |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454646C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Universal elastic-like aerodynamic model and method of making said model |
CN204269078U (en) * | 2014-12-03 | 2015-04-15 | 浙江大学 | A kind of cooling tower air spring pole charming appearance and behaviour displacement tester |
-
2015
- 2015-05-14 RU RU2015118025/28A patent/RU2587525C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454646C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Universal elastic-like aerodynamic model and method of making said model |
CN204269078U (en) * | 2014-12-03 | 2015-04-15 | 浙江大学 | A kind of cooling tower air spring pole charming appearance and behaviour displacement tester |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бисплингхофф Р.Л., Эшли X., Халфмэн Р.Л. Аэроупругость, М., ИЛ, 1958 г., фиг.1. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108931353A (en) * | 2018-07-05 | 2018-12-04 | 河南理工大学 | The manufacturing method of continuous shell air spring pole for tall and slender structure wind tunnel test |
CN108931353B (en) * | 2018-07-05 | 2019-11-08 | 河南理工大学 | The manufacturing method of continuous shell air spring pole for tall and slender structure wind tunnel test |
CN114235327A (en) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 重庆大学 | Full triaxial aeroelastic test device of controllable degree of freedom |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Modena et al. | Damage localization in reinforced concrete structures by using damping measurements | |
Conner et al. | Nonlinear behavior of a typical airfoil section with control surface freeplay: a numerical and experimental study | |
Pourzeynali et al. | Reliability analysis of suspension bridges against flutter | |
Tang et al. | Aeroelastic response induced by free play, part 2: theoretical/experimental correlation analysis | |
Dutkiewicz et al. | Measurements in Situ and Spectral Analysis of Wind Flow Effects on Overhead Transmission Lines. | |
RU2587525C1 (en) | Aero-elastic model | |
JPS5830899A (en) | Valueing system for safety of aircraft structure | |
KR20170112005A (en) | A measurement method of dynamic stability derivatives of a flight vehicle by utilizing magnetic force | |
Teter et al. | Experimental and numerical studies of a cracked thin-walled box-beams | |
Chen et al. | Experimental research on the responses of neoprene coated cylinder subjected to underwater explosions | |
Handelman et al. | Load tracking and structural health monitoring of unmanned aerial vehicles using optical fiber sensors | |
Derkevorkian et al. | Computational studies of a strain-based deformation shape prediction algorithm for control and monitoring applications | |
Lie et al. | Drilling riser VIV tests with prototype Reynolds numbers | |
Pansare et al. | Detection of inclined edge crack in prismatic beam using static deflection measurements | |
Martins et al. | Detecting damage in a UAV composite wing spar using distributed fiber optic strain sensors | |
De Marqui Junior et al. | Design of an experimental flutter mount system | |
Khalkar | Paradigm for natural frequency of an un-cracked simply supported beam and its application to single-edged and multi-edged cracked beam | |
Krishnamurthy et al. | Damage characterization using the extended finite element method for structural health management | |
Fanelli et al. | Live crack damage detection with local strain measurement on solid bodies subjected to hydrodynamic loading | |
Khrapunov et al. | Ensuring the aerodynamic stability of the long-span bridges through studies in the wind tunnel | |
Huang et al. | A baseline-free damage detection method based on node displacement in mode shape | |
Shardakov et al. | Elastic and Dissipative Properties of Concrete under Impact Loads | |
RU2703018C1 (en) | Method of determining characteristics of swinging aerodynamic surface of an unmanned aerial vehicle | |
dos Santos et al. | Modal strain energy based damage detection applied to a full scale composite helicopter blade | |
Waubke et al. | Simulation of vibrations from railway tunnels |