一种主动减振的风洞模型尾支杆结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103278305A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103278305103278305A(43)申请公布日2013.09.04(21)申请号201310196950.1(22)申请日2013.05.24(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市白下区御道街29号(72)发明人李杰锋沈星杨学永王鑫伟姜文骏(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.G01M9/04(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称一种主动减振的风洞模型尾支杆结构(57)摘要本发明提供了一种利用压电叠堆进行主动减振的风动模型尾支杆结构，尾支杆前端用于装模型，模型内部装有应变仪天平，尾支杆后端通过锁紧螺母固定在支座上。所述的尾支杆分为通过孔轴配合连接的尾支杆前段和尾支杆后段，在连接处有一对对称连接的法兰盘分别位于尾支杆前段和尾支杆后段上，两个法兰盘上分别有四个相互夹角为90°的定位槽，定位槽间安装有压电叠堆。与传统的被动减振结构相比，本发明由于采用了智能压电材料作为减振元件，具有频率高、响应快的优点，可实现振动的有效控制，且整个减振部分体积小不会对试验模型的流场产生影响，结构设计简单，可应用于不同尺寸大小尾支杆结构的减振，具有良好使用性和维修性。CN103278305ACN1032785ACN103278305A权利要求书1/1页1.一种主动减振的风洞模型尾支杆结构，尾支杆前端用于装模型（1），尾支杆后端通过锁紧螺母（7）固定在支座（6）上，其特征在于：所述的尾支杆分为通过孔轴配合连接的尾支杆前段（3）和尾支杆后段（5），在连接处有一对对称连接的法兰盘分别位于尾支杆前段（3）和尾支杆后段（5）上，两个法兰盘上分别有四个相互夹角为90°的定位槽，定位槽间安装有压电叠堆（4）。2.根据权利要求1所述的主动减振的风洞模型尾支杆结构，其特征在于：所述的对称连接的法兰盘之间用压紧螺栓（8）和螺母（9）连接，螺母（9）与法兰盘之间有垫圈（10）。3.根据权利要求1所述的主动减振的风洞模型尾支杆结构，其特征在于：所述的压电叠堆（4）通过固定螺钉（11）固定在尾支杆后段（5）的法兰盘上。2CN103278305A说明书1/4页一种主动减振的风洞模型尾支杆结构技术领域[0001]本发明涉及一种风洞模型支杆结构，具体是一种主动减振的风洞模型尾支杆结构。背景技术[0002]在常规的风洞测力试验中，风洞试验模型及其固定装置构成了一个悬臂梁系统。该悬臂梁系统由试验模型、应变仪天平、尾支杆及支架组成，其中试验模型位于最前端，应变仪天平固定于模型中，模型安装在细长尾支杆上，尾支杆固定在支架上。这样，在风洞试验时，模型受到非定常气动力的作用，与天平、尾支杆和支架一起振动。这种振动不仅对试验数据的准确带来影响，而且由于气动力是一宽频激励载荷，很容易引起该支撑系统产生共振。如果振动时间过长、幅度过大、频率过高，导致模型的破坏，甚至尾支杆的断裂，给试验带来严重的安全隐患，阻碍了风洞试验的顺利完成，影响飞行器研究发展。因此，如何有效地对吹风过程中尾支杆振动特性进行抑制，是风洞试验中急需要解决的关键问题。[0003]从振动产生的原因出发，可以在两方面提出解决的办法：一是风洞气动特性的改善，即通过改变风洞流场改善激励源或者通过修改模型外形获得优良的气动特性，避免达到支撑系统的共振频率从而达到减小振动的目的。很明显改善激励源困难很大，经济成本高而且适用性不强，而修改模型外形违背了试验的目的。二是从模型支撑结构方面进行的改进，通过改善模型支撑结构的动力学特性提高其阻尼特性达到减振目的。结构方面的改进主要通过提高结构质量、刚度或加大阻尼达到减小振动目的。但提高结构的质量或刚度必然要增大其尺寸，如尾支杆和支架的横截面尺寸与试验模型尺寸相当或大于模型尺寸，必然带来对流场的干扰，影响试验数据的准确性。提高结构阻尼即在结构中添加阻尼材料通过阻尼材料吸收振动能量达到减振效果，但添加阻尼材料也不可避免导致结构尺寸过大，且减振效果不理想。以上方法均是传统的被动减振法。[0004]压电材料的出现使振动主动减振技术得以实现。压电材料是指当有外载荷作用于材料时，在材料表面会产生符号相反的电荷，这一现象称为压电材料的正压电效应。正压电效应使材料内部电荷中心发生偏移，产生极化，且极化产生的电荷密度与外载荷大小成正比。相反，在压电材料体上施加一定的电压，压电体将产生相应的驱动力和变形，这一现象称为压电材料的逆压电效应，利用压电材料的逆压电效应可以制作各种压电作动器。目前应用范围较广的压电材料为压电陶瓷，压电陶瓷具有响应速度快、频率范围宽、驱动力大的优