Способ определения динамических характеристик упругой конструкции с частично заполненными имитатором топлива баками Советский патент 1993 года по МПК G01M7/00 

ел

с

Изобретение относится к области экспериментальных исследований динамических характеристик летательного аппарата, в частности к модельному эксперименту. Цель изобретения - повышение точности определения динамических характеристик. Способ определения динамических характеристик упругой конструкции заключается в размещении в модели крыла моделей баков, заполненных имитатором топлива, и проведении стендовых частотных испытаний, при этом в качестве имитатора топлива используется 3-4%-ный раствор коллоида тиофильного типа, например желатина или агар-агара, а испытания проводят в два этапа, снимая частотные характеристики системы крыло-бак наполнитель при жидком, нагретом до 50-60РС наполнителе, и затвердевшем, при температуре 20°С наполнителе, а фактические динамические характеристики модели упругой конструкции с частично заполненными баками получают с учетом поправочных коэффициентов. 1 ил.

Изобретение относится к области экспериментальных исследований динамических характеристик летательного аппарата, в частности к модельному эксперименту.

Известен способ моделирования жидкого топлива в конструктивно подобных моделях летательного аппарата, основанный на размещении дополнительных грузов, имитирующих топливные отсеки с топливом в них, изготовленные из материала с большим удельным весом (например, свинец, сталь) в виде прямоугольных плоских призм с отношением сторон (длины и ширины) 3:1. по силовым элементам каркаса модели и жестком закреплении грузов к силовым элементам конструкции. При этом масса дополнительных грузов определяется по разности фактической и теоретической масс. Грузы

размещают вблизи нейтральных осей стенок силовых элементов. При закреплении грузов на тонких стенках нервюр и перегородок каждый из них делится на равные части и крепится симметрично по обе стороны стенки.

Недостатком данного способа является то, что закрепить в конструктивно подобной модели, например крыле летательного аппарата, большие сосредоточенные грузы, копирующие свойства и характеристики затвердевшего топлива, практически невозможно вследствие малой местной жесткости и прочности конструктивных элементов используемой модели.

Наиболее близким техническим решением является способ определения влияния подвижности жидкого топлива на динамичеVI

§

ю ел

На чертеже представлена схема устройтва для реализации данного способа в виде пругой конструкции с баками (для описания и Б И).

Предлагаемый способ определения ди- .5 намических характеристик упругой конструкции с частично заполненными митатором топлива баками реализован на модели крыла с моделями топливных баков следующим образом. Динамическая упру- 10 гая моде/ib крыла состоит из модели крыла

1 и размещенных на ней моделей баков 2, В модели баков 2 встроены нагревательные элементы 3, Возбуждение колебаний дина- мической упругой конструкции осуществля- 15 ется с помощью устройства 4, представляющего собой бесконтактный, вибррвозбудитель, содержащий блок электромагнитов (ЭМ) и каскад возбуждения ко- . ебаний с собственной частотой. Модель 20 бака 2 заполняется при испытаниях наполнителем 5 в виде 3-4%-ного раствора коллоида тиофильного типа, например, желатина ли агар-агара, перетекающего из дополниельного бака б, также снабженного нагре- 25 вательным элементом 3, например ТЭНом. Модель крыла 1 консольно закрепляется на жестком основании. При возбуждении колебаний упругой конструкции с баками 2 на ней, замер частоты собственных колебаний 30 истемы крыло-бак-нэполнитель осуществляется с помощью электронно-счетного частотомера 7, связанного с устройством 4. правление процессом осуществляется с помощью микроЭВМ 8.35

Частотные испытания проводились в несколько этапов путем заполнения модели бака 2 определенными (расчетными) пор ци-. ями жидкого (подогретого) наполнителя 5 из ополнительного бака 6. Емкость модели 40. бака 2 составляла N см , а заполнение бака

2 производилось порциями жидкого наполнителя 5 (имитатора топлива) по п кг через заливную горловину 9 бака 2 из крана 10 дополнительного бака 6.45

Последовательность выполнения операций следующая. С помощью устройства 4 возбуждают собственные колебания системы крыло-бак и замеряют с помощью частотомера 7 частоту собственных колебаний 50 этой системы с пустыми баками ,2, Затем с помощью нагревательного элемента 3, . встроенного в дополнительный бак б, наполнитель 5 (например, желатин или агар- агар) разогревают до температуры 55 рекристаллизации (50-60°С). Нагретый наполнитель 5 в жидком виде порцией в гщ кг через кран 10 и заливную горловину 9 переивался в модель бака 2. С помощью нагревательного элемента 3, встроенного в бак 2,

в последнем поддерживалась температура перелитого в него наполнителя 5 в пределах 50-60°С. При этом.замерялась частота собственных колебаний системы крыло-бак- наполнитель при залитой порции наполнителя m- i и температуре наполнителя (имитатора топлива), соответствующей температуре его рекристаллизации. Затем нагревательный эл емент 3 в баке 2 отключали и охлаждали наполнитель 5 до температуры затвердевания (20°С), после него: замеряли частоту собственных колебаний системы крыло-бак-наполнитель при затвердевшем состоянии имитатора топлива..

Наполнение бака 2 из дополнительного бака 6 производилось поэтапно вплоть до максимального наполнения бака 2. Во всех случаях первоначально массу mi наполнителя 5, помещенную в бак 2, разогревали до температуры рекристаллизации (+50-60°С) и замеряли с помощью: электронно-сметного частотомера 7 параметры колебаний системы крыло-бак-наполнитель (частоту собственных колебаний ti) при жидком состоянии наполнителя 5, а затем эту массу наполнителя охлаждали до температуры затвердевания (+ 20°С) и замеряли параметры системы с затвердевшим наполнителем 5.

С целью повышения точности определе- ния динамических характеристик конструк- ции при исследовании влияния подвижности жидкого наполнителя на динамические характеристики системы крыло- бак-наполнитель, в частности на частоту собственных колебаний f, вводились поправочные коэффициенты KI, рассчитываемые на микроЭВМ 8 по формулам:

m

m +гПн

Ц I

где fj-частоты собственных колебаний конструкции с частично заполненными баками;

foi - частоты собственных колебаний конструкции без имитатора топлива в баках;

m - масса упругой конструкции без имитатора топлива;

гпн - масса имитатора топлива.

Таким образом, зная величины f0i и текущие значения fi, входящие в формулу для определения fi, определяют поправочные коэффициенты:

fi I .

m + Щн m

В силу жесткости баков изменением упругих свойств конструкции от температуры наполнителя (имитатора топлива) можно

мощью микроЭВМ 8 коэффициенты К| позволят повысить точность определения фактических динамических характеристик реальных упругих конструкций с частично заполненными топливом жесткими (встро- енными в крыло) баками. Использование способа наиболее эффективно в конструкциях, где баки имеют сложную конфигурацию или снабжены перегородками.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я 1. Способ определения динамических характеристик упругой конструкции с частично заполненными имитатором топлива баками, заключающийся в размещении в модели крыла моделей баков, заполненных имитатором топлива, возбуждении колебаний и определении частотных характеристик конструкции,отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения динамических характеристик, в качест- ве имитатора топлива используют 3-4%-н ый раствор коллоида тиофильного типа, изменяющий свое физическое состояние в зависимости от температуры, частотные характеристики конструкции определяют при жидком состоянии имитатора топлива и при затвердевшем, а фактические динами УХх УУХХХХХ/Ух Х/ Х/Х.

ческие характеристики получают с учетом поправочных коэффициентов, определяемых из выражения

Кг

fi /гттн тыУПгГ

где fi - частоты собственных колебаний конструкции с частично заполненными баками;

foi - частоты собственных колебаний конструкции без имитатора топлива в баках;

m - масса упругой конструкции без имитатора топлива;

тн - масса имитатора топлива.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью учета влияния подвижного имитатора топлива на динамические характеристики конструкции, определение частоты собственных колебаний модели производят в диапазоне температур рекристаллизации и затвердевания имитатора топлива.