一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构技术方案

一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，包含两个前缘部件、一个前段横梁、两个后段部件和一个后段横梁，所述前缘部件和后段横梁分别设置在后段部件的两端，后段部件与前缘部件通过前段横梁连接，所述两个前缘部件相互平行，所述两个前缘部件沿着该实验机翼结构的纵向中心线对称，所述两个前缘部件之间的间距任意可调。本发明专利技术前缘部件可以进行拆卸和调节，可以组成不同机翼展向尺寸的机翼模型，因而可以依据研究对象的不同调节机翼结构，实现对压电除冰方法研究的多样性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构
本专利技术涉及一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，属于飞机实验结构的

技术介绍
飞机在含有过冷水滴的云层中飞行时，迎风表面如机翼、尾翼等升力面、进气道前缘等会发生结冰，对飞行安全造成严重威胁，因此需要采取合理的防冰、除冰措施。对于现阶段的相关防除冰方法而言，压电除冰方法作为一种新型的除冰方法，由于其能耗低、效率高的优点，具有广阔的发展前景。与压电除冰方法向结合的压电除冰系统，主要应用于一些小型的不适合热学除冰方法的飞机机翼表面的除冰过程。而机翼前缘作为飞机的主要结冰区，在防除冰系统研究中具有很高的研究地位和研究价值，在压电除冰系统中，压电驱动器主要分布与机翼前缘部位，因此针对机翼翼型前缘的相应研究就显得尤为重要，对于机翼翼型前缘的不同固定形式和不同尺寸下的压电除冰效果的研究，就需要机翼结构需要有一定的可变性和可调整性，同时针对不同的结冰环境能够具有研究的适应性。并且，现今压电除冰系统的研究大部分集中于平板的研究，研究对象和研究模型简单，而对于实际机翼翼型的研究很少，因此，研究机翼翼型前提下的压电除冰方法和除冰效果显得尤为关键。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，提供一种前缘可拆卸式的机翼结构，使其能适应不同机翼尺寸、不同机翼前缘固定方式和冰风洞环境下的压电除冰方法研究的要求。一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，该实验机翼结构表面铺设有蒙皮，所述蒙皮包括铺设在机翼前缘的机翼前缘蒙皮和铺设在机翼后缘的机翼后缘蒙皮，所述机翼前缘蒙皮表面粘贴压电片，通过给压电片通电激励压电片振动，进而激励整个机翼前缘蒙皮振动，达到除冰目的，该实验机翼结构包含两个前缘部件、一个前段横梁、两个后段部件和一个后段横梁，所述前缘部件和后段横梁分别设置在后段部件的两端，后段部件与前缘部件通过前段横梁连接，所述两个前缘部件相互平行，所述两个前缘部件沿着该实验机翼结构的纵向中心线对称，所述两个前缘部件之间的间距任意可调。所述前段横梁为一整体结构，其包括上横板、下横板以及连接上横板和下横板的中间板，所述上横板下表面和下横板上表面相互平行，中间板垂直设置在上横板和下横板的纵向中心线位置，所述前段横梁的横向截面呈“工”字形状。所述前缘部件与前段横梁的连接端和后段部件与前段横梁的连接端分别呈“凸”字形状。所述前缘部件与前段横梁的连接端插入到“工”字形状的前段横梁内，前缘部件与前段横梁的连接端的上、下表面和端面分别与上横板、下横板和中间板贴合，并分别通过连接件连接固定，所述后段部件与前段横梁的连接端插入到“工”字形的前段横梁内，后段部件与前段横梁连接端的上、下表面和端面分别与上横板、下横板和中间板贴合，并分别通过连接件连接固定。所述上横板和下横板朝向前缘部件的一侧边缘设置有若干个螺纹孔，所述上横板和下横板的螺纹孔依次上下对应，所述前缘部件与上横板和下横板贴合的部位也设置有螺纹孔，且前缘部件的螺纹孔与上横板和下横板的螺纹孔规格一致，通过在螺纹孔中螺纹旋进螺栓将前缘部件与上横板和下横板连接，所述前缘部件能够与上横板和下横板的任意上下对应的螺纹孔通过螺栓连接。本专利技术的工作原理是：由于实际飞机机翼尺寸比较大，对于一些相关实验研究而言，较大尺寸的机翼无法实现实验室条件下的相关理论研究，因此需要进行机翼模型的缩放，即把实际机翼按照一定比例进行缩放，缩放为尺寸较小的机翼模型，这个过程称为模型缩比。尺寸较小的机翼模型对于研究实际机翼的相关现象具有代表性，尤其对于除冰方式而言，小尺寸机翼模型可以满足研究实际机翼结构的除冰研究过程，因此，该专利技术可以满足实际机翼的压电除冰研究过程。实际机翼结构包含了桁架、机翼蒙皮和其他相关支撑传动结构。但对于机翼压电振动除冰而言，由于实际飞机结冰区域主要分布于机翼前缘区域，因此对于机翼前缘的压电振动研究就显得尤为重要，所以对于该专利技术而言，整体结构的设计主要是为了前缘部分的压电除冰研究，可以说前缘区域是比较重要的研究区域。该专利技术提出的机翼结构实际是一种框架结构，对于框架结构的独特设计，不仅满足实验条件下的实验研究，并且符合实际机翼的结构分布状况。由于机翼蒙皮不具有专利技术性，因此对机翼结构进行一定的结构方面的专利技术，结构的改变则会导致蒙皮尺寸的变化，进而满足不同尺寸下机翼结构的除冰研究。该专利技术的结构设计是在满足实际机翼结构要求的基础上，进行实验研究结构的专利技术，满足了实验室研究的过程。机翼前缘为重点研究区域，机翼结冰和除冰过程仅对机翼前缘部分有关联，后端部分对其没有影响，因此对于机翼后端部分就不进行特定的要求，只要保证一定的结构形式即可，即后端部分的作用是为了保证整体机翼结构的完整。因此前缘部分可拆卸、可调节的过程不受后端部分的影响。可以认为后端部分为前缘部分的一个支持结构，在实际研究中，调节前缘部分结构即可完成整个实验研究过程，不需要对后端部分进行调节。由于机翼结冰区域主要分布于前缘部分，前缘部分的尺寸不同，机翼在前缘的结冰量不同，因此仅需要研究前缘部分，并且压电振动除冰元件也是分布在前缘蒙皮部分，因此后端部分的大小和尺寸对机翼结冰没有影响，不需要进行特定的关注。对于压电振动除冰方法而言，原理是利用粘贴在机翼前缘蒙皮上的压电片的振动，激励整个机翼前缘蒙皮的结构振动，进而达到除冰的目的。对于前缘蒙皮振动而言，振动的形式和效果会受蒙皮固定方式和蒙皮尺寸的影响。蒙皮固定两边和固定四边，蒙皮的振动效果是不同的，对于除冰的效果也是不同的，因此需要设计前缘可拆卸的机翼结构，这样就可以通过改变前缘部分结构形式，来改变蒙皮的固定形式，进而研究不同固定方式下的蒙皮振动效果。实际机翼的蒙皮是由一定尺寸的小蒙皮组成的，类似于一块块的“补丁”结构。对于大尺寸的机翼而言，单块蒙皮的尺寸也较大；对于小尺寸的机翼而言，单块蒙皮的尺寸较小。前面提到机翼蒙皮尺寸对蒙皮振动有影响，并且宽度方向不同，机翼前缘的结冰量也是不同的，而且机翼蒙皮尺寸由机翼结构决定，因此该专利技术中的机翼结构，可以通过改变前缘结构在宽度方向上的间距，实现蒙皮尺寸在宽度方向上的变化，进而满足研究目的。并且对于实际机翼而言，里面的桁架结构和机翼蒙皮可以看成由多个相似的模块组成，因此该专利技术的机翼结构可以看成是实际机翼的一个部分。因为压电振动元件是分布与整个实际机翼前缘蒙皮的特定位置的，因此研究一部分的机翼前缘结构除冰方式可以满足整体机翼的研究过程。对于其他宽度尺寸不同的研究模型，可以参照该专利技术的机翼结构设计方式进行设计，可以通过两种方式实现宽度方向上改变：一是改变前后段横梁宽度方向上尺寸即可。二是可以设计多个相同部分的机翼结构，然后进行宽度方向上拼接。无论是哪种过程，该专利技术涉及的机翼结构形式是不变的。因而整个专利技术满足了技术要求所述的不同固定方式和不同宽度尺寸上的研究目的。本专利技术的有益效果是：1、实现针对实验机翼结构条件下的压电除冰方法的研究过程和除冰效果验证过程；2、前缘部件可以进行拆卸和调节，实现对压电除冰方法研究的多样性；3、由于实验机翼结构前缘部件的可调性，可以组成不同机翼展向（宽度）尺寸的机翼模型，因而可以依据研究对象的不同调节机翼结构，丰富压电除冰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，该实验机翼结构表面铺设有蒙皮，所述蒙皮包括铺设在机翼前缘的机翼前缘蒙皮和铺设在机翼后缘的机翼后缘蒙皮，所述机翼前缘蒙皮表面粘贴压电片，通过给压电片通电激励压电片振动，进而激励整个机翼前缘蒙皮振动，达到除冰目的，其特征是该实验机翼结构包含两个前缘部件、一个前段横梁、两个后段部件和一个后段横梁，所述前缘部件和后段横梁分别设置在后段部件的两端，后段部件与前缘部件通过前段横梁连接，所述两个前缘部件相互平行，所述两个前缘部件沿着该实验机翼结构的纵向中心线对称，所述两个前缘部件之间的间距任意可调。

【技术特征摘要】
1.一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，该实验机翼结构表面铺设有蒙皮，所述蒙皮包括铺设在机翼前缘的机翼前缘蒙皮和铺设在机翼后缘的机翼后缘蒙皮，所述机翼前缘蒙皮表面粘贴压电片，通过给压电片通电激励压电片振动，进而激励整个机翼前缘蒙皮振动，达到除冰目的，其特征是该实验机翼结构包含两个前缘部件、一个前段横梁、两个后段部件和一个后段横梁，所述前缘部件和后段横梁分别设置在后段部件的两端，后段部件与前缘部件通过前段横梁连接，所述两个前缘部件相互平行，所述两个前缘部件沿着该实验机翼结构的纵向中心线对称，所述两个前缘部件之间的间距可调。2.根据权利要求1所述的一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，其特征是所述前段横梁为一整体结构，其包括上横板、下横板以及连接上横板和下横板的中间板，所述上横板下表面和下横板上表面相互平行，中间板垂直设置在上横板和下横板的纵向中心线位置，所述前段横梁的横向截面呈“工”字形状。3.根据权利要求2所述的一种基于压电除冰系统的前缘可拆卸式的实验机翼结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗波，朱春玲，朱程香，王渊，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32