本发明专利技术公开了集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，包括支撑组件，支撑组件上固定有机翼组件，机翼组件内固定有吸振组件；支撑组件用于固定机翼组件，机翼组件用于将振动能量传递给吸振组件，吸振组件用于吸收振动能量。本发明专利技术通过悬臂梁和弹簧丝分别模拟机翼沉浮和俯仰两个方向上的刚度，通过将非线性能量阱与俘能器的级连子系统安装于机翼内部，可以将机翼从空气中吸收的能量部分转化为子结构的动能和电势能，达到吸振的效果，而这部分能量则可以通过电阻耗散或者电池存储的方式进行应用，可以为飞行器上安装的低功耗传感器供电，具有极大的实用价值。具有极大的实用价值。具有极大的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置
[0001]本专利技术属于振动控制及能量俘获
，涉及一种集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置。
技术介绍
[0002]新一代飞机的结构越来越趋于柔性化，机体和控制舵面的结构弹性都大大增加，这为流固耦合破坏现象的发生提供了充分的内因。同时，由于机翼结构自身也会存在一些非线性特征，使得减振难度明显增大。
[0003]近年来，非线性能量阱(NES)在被动振动控制领域的研究有了广泛的发展。NES是由小质量、阻尼器和立方非线性刚度弹簧组成，与传统的线性吸振器相比，它具有吸振频带宽、吸振效率高的优点，具有高效的减振能力。若将NES附加于无阻尼的振动主系统上，将会发生靶向能量传递现象，即外界的激励能量由主系不可逆地传递至NES并由其阻尼进行耗散,以此达到吸振效果。
[0004]能量俘获则是将环境中各种形式的能量(包括振动能量)捕捉并转换为电能。工程振动往往是有害且不可避免的，因此将这类振动能量高效吸收并转换为电能加以利用是工程界所期望的。目前,引入非线性特征以增强能量俘获性能是前沿研究热点之一。引入非线性特征后可以拓宽系统的工作频带，改善系统的动力学响应，从而提高能量俘获效率。
[0005]将非线性能量阱与能量俘获二者结合起来进行机翼颤振抑制的研究新颖且具有应用潜力，目前相关的研究仍多偏于理论分析，实验较少。因此有必要开发出一种集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，将非线性能量阱与能量俘获二者结合起来实现机翼颤振抑制，能够在提高机翼临界颤振风速的同时有效俘获能量。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，包括支撑组件，支撑组件上固定有机翼组件，机翼组件内固定有吸振组件；支撑组件用于固定机翼组件，机翼组件用于将振动能量传递给吸振组件，吸振组件用于吸收振动能量。
[0008]本专利技术的特点还在于：
[0009]支撑组件包括风洞地板，风洞地板上固定有两个平行设置的第一型材，第一型材上通过紧固角件竖直固定有第二型材，两个第二型材的顶端水平固定有上横梁，两个第二型材的底端水平固定有下横梁，机翼组件通过上横梁、下横梁固定于支撑组件上。
[0010]机翼组件包括水平固定于上横梁的第一悬臂梁和第二悬臂梁，第一悬臂梁和第二悬臂梁水平设置，第一悬臂梁和第二悬臂梁上固定有上托板；下横梁上固定有第三悬臂梁和第四悬臂梁，第三悬臂梁和第四悬臂梁水平设置，第三悬臂梁和第四悬臂梁上固定有下
托板；上托板和下托板之间设置有可转动的机翼弹性轴，机翼弹性轴上贯穿固定有二元翼段；下托板上固定有支架，支架上固定有弹簧丝，弹簧丝的另一端固定于机翼弹性轴，吸振组件固定于二元翼段内。
[0011]上托板和下托板均开设有通孔，通孔内固定有滚动轴承，机翼弹性轴固定于滚动轴承内，滚动轴承与机翼弹性轴过度配合。
[0012]二元翼段包括相对设置的上翼肋、中翼肋、下翼肋，上翼肋、中翼肋、下翼肋外侧包裹有蒙皮，中翼肋上均匀开设有若干孔位，吸振组件通过螺栓固定于中翼肋上。
[0013]上翼肋、中翼肋、下翼肋为呈弧状的板体结构，上翼肋、中翼肋、下翼肋的1/4弦长处中心位置设有开孔，机翼弹性轴通过开孔与上翼肋、中翼肋、下翼肋相固定。
[0014]中翼肋沿弦向均匀分布有多个孔位，吸振组件可通过螺栓安装在不同位置。
[0015]上翼肋和下翼肋的表面部分开孔。
[0016]吸振组件包括固定于中翼肋上的底座，底座上安装有两根平行设置的轴轨道，轴轨道上贯穿设置有NES质量块，NES质量块可沿轴轨道光滑移动；NES质量块上方固定有谐振压电梁，谐振压电梁上方固接有梁上质量块；底座的两端固定有第一磁铁和第二磁铁，NES质量块的两侧固定有第三磁铁和第四磁铁，第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁水平同心设置；第一磁铁和第三磁铁之间相斥，第三磁铁和第四磁铁之间相吸，第四磁铁和第二磁铁之间相斥。
[0017]NES质量块上开设有通孔，通孔内固定有直线轴承，轴轨道固定于直线轴承内。
[0018]第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁均为圆形磁铁。
[0019]本专利技术通过悬臂梁和弹簧丝分别模拟机翼沉浮和俯仰两个方向上的刚度，通过将非线性能量阱与俘能器的级连子系统安装于机翼内部，可以将机翼从空气中吸收的能量部分转化为子结构的动能和电势能，达到吸振的效果，而这部分能量则可以通过电阻耗散或者电池存储的方式进行应用，可以为飞行器上安装的低功耗传感器供电，具有极大的实用价值。
附图说明
[0020]图1是本专利技术集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置的结构示意图；
[0021]图2是本专利技术集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置的自由度实现原理示意图；
[0022]图3是本专利技术集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置的机翼组件的示意图；
[0023]图4是本专利技术集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置的吸振器组件的示意图。
[0024]图中，1.风洞地板，2.滚动轴承，3.二元翼段，4.谐振压电梁，5.机翼弹性轴，6.上托板，7.第一悬臂梁，8.L型角码，9.上横梁，10.第二悬臂梁，11.第三悬臂梁，12.第四悬臂梁，13.支架，14.弹簧丝，15.第一型材，16.紧固角件，17.下横梁，18.第二型材，19.下托板，20.上翼肋，21.中翼肋，22.下翼肋，23.底座，24.第一磁铁，25.第三磁铁，26.第四磁铁，27.第二磁铁，28.轴轨道，29.直线轴承，30.NES质量块，31.梁上质量块。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0026]本专利技术的集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，如图1所示，包括支撑组件、机翼组件和吸振组件。各组件的具体结构如下：
[0027]如图2所示，支撑组件包括由上横梁9、下横梁17、紧固角件16(多个)、两个第一型材15和两个第二型材18搭建成框架，固定于风洞地板1上。
[0028]如图3所示，机翼组件包括第一悬臂梁7、第二悬臂梁10、第三悬臂梁11、第四悬臂梁12、L型角码8(多个)、上托板6、下托板19、滚动轴承2、支架13、弹簧丝14、机翼弹性轴5和二元翼段3。第一悬臂梁7的一端通过L型角码8固支于上横梁9，另一端与上托板6连接，其他悬臂梁按此方式装配；滚动轴承2内嵌于下托板19之中，与下托板19之间无相对位移；且滚动轴承2的内圈与机翼弹性轴5过度配合，二者可一起转动；弹簧丝14两端与机翼弹性轴5和支架13固接，用以限制二元翼段3的扭转位移；支架13与下托板19固接。
[0029]其中，二元翼段3由上翼肋20、中翼肋21、下翼肋22与蒙皮组成，其中上翼肋20与下翼肋22均部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，其特征在于，包括支撑组件，所述支撑组件上固定有机翼组件，所述机翼组件内固定有吸振组件；所述支撑组件用于固定机翼组件，所述机翼组件用于将振动能量传递给吸振组件，所述吸振组件用于吸收振动能量。2.根据权利要求1所述的集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，其特征在于，所述支撑组件包括风洞地板(1)，所述风洞地板(1)上固定有两个平行设置的第一型材(15)，所述第一型材(15)上通过紧固角件(16)竖直固定有第二型材(18)，两个所述第二型材(18)的顶端水平固定有上横梁(9)，两个所述第二型材(18)的底端水平固定有下横梁(17)，所述机翼组件通过上横梁(9)、下横梁(17)固定于支撑组件上。3.根据权利要求2所述的集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，其特征在于，所述机翼组件包括水平固定于上横梁(9)的第一悬臂梁(7)和第二悬臂梁(10)，所述第一悬臂梁(7)和第二悬臂梁(10)水平设置，所述第一悬臂梁(7)和第二悬臂梁(10)上固定有上托板(6)；所述下横梁(17)上固定有第三悬臂梁(11)和第四悬臂梁(12)，所述第三悬臂梁(11)和第四悬臂梁(12)水平设置，所述第三悬臂梁(11)和第四悬臂梁(12)上固定有下托板(19)；所述上托板(6)和下托板(19)之间设置有可转动的机翼弹性轴(5)，所述机翼弹性轴(5)上贯穿固定有二元翼段(3)；所述下托板(19)上固定有支架(13)，所述支架(13)上固定有弹簧丝(14)，所述弹簧丝(14)的另一端固定于机翼弹性轴(5)，所述吸振组件固定于二元翼段(3)内。4.根据权利要求3所述的集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，其特征在于，所述上托板(6)和下托板(19)均开设有通孔，所述通孔内固定有滚动轴承(2)，所述机翼弹性轴(5)固定于滚动轴承(2)内，所述滚动轴承(2)与机翼弹性轴(5)过度配合。5.根据权利要求3所述的集二自由度机翼减振与俘能功能的一体化风洞试验装置，其特征在于，所述二元翼段(3)包括相对设置的上翼肋(20)、中翼肋(21)、下翼肋(22)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张航，周生喜，李支援，马小青，
申请(专利权)人：西北工业大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。