半翼展模型

由於風洞的限制或測試的要求 ，常採用半翼展模型試驗技術。

貝爾直升機公司在NASA蘭利研究中心的跨音速動力學風洞中完成了貝爾波音公司傾轉旋翼飛機1 /5縮比模型的風洞試驗。試驗模型採用前置動力和後向旋翼、懸臂、短艙以及動態調節機翼，代表了飛行驗證機的構型。這個“半翼展”模型的機身長5.14 m,旋翼長2.31 m。該模型設計用於重現全尺寸飛機的空氣動力學和結構回響。

基本介紹

• 中文名：半翼展模型
• 外文名：Semispan model
• 一級學科：航空航天
• 二級學科：空氣動力學
• 套用：風洞試驗
• 翼展：機翼左右翼尖之間的距離

背景

由於風洞的限制或測試的要求 ，常採用半翼展模型試驗技術。半翼展模型帶來大量的問題 ，如機翼對稱面處 的反射板設定可能改變三角翼繞流場 ，模型與反射板之間的縫隙要引起竄流，半模實驗假設左右對稱但實際翼面上流動是不對稱的等等 。以往對半模試驗技術的研究已發現氣動力和力矩係數比，對應的全模值小，建議採用修 正係數為1.2左右 ，並對半模試驗裝置進行改進。但是一直缺乏對半模影響進行系統研究，忽略了對流場結構、脫體渦破裂與半模氣動力特性之間的相 關性研究。

《半模試驗方法存在的問題》介紹美國聖母大學利用相同形狀的70度後掠角、平板、尖前緣三角翼的半翼展與全翼展模型，在相同雷諾數下進行的風洞測力對比試驗，並用煙流及 螢光微 絲流態觀察結果進行相關性分析。

翼展

翼展（wing span）指固定翼飛行器的機翼左右翼尖之間的距離，是衡量機翼氣動外形的主要幾何參數之一。

當飛機在空中飛行時，作用在飛機上的升力主要由機翼產生；同時機翼上也會產生阻力。機翼上的空氣動力的大小和方向很大程度上取決於機翼的外形，即機翼翼型、機翼平面幾何形狀等等，而翼展就是描述機翼平面幾何形狀的重要參數之一。

相關研究

簡介

周宏霞為研究飛翼布局飛行器結構特性，分別建立了半翼展和全翼展的靜、動力學模型，以及相關試驗。分析結果表明，結構彎曲與扭轉變形主要發生在外翼面，內翼扭轉為正，外翼扭轉為負;梁軸力沿展向的分布表現為從內到外逐漸增加，在內外翼分離面達到最大，隨後逐步減小的特點，並且軸力傳遞到內翼後，有較為明顯的向後梁集中的趨勢。結構彎曲剛度和扭轉剛度不僅滿足靜力要求，同時也滿足顫振要求，不會發生關於結構主要模態的顫振問題。

針對比翼布局飛行器初始結構布局及材料。機身布置有4個肋，8個框，1個前起側撐梁;框肋均為金屬結構，前起側撐梁為金屬結構，蒙皮主要為複合材料層合板結構，後段蒙皮為金屬結構。翼面結構中內翼布置有4根梁、6個肋，外翼布置有3根梁，16個肋;翼面前中後梁、蒙皮為複合材料層合板結構，翼肋與內翼主起輔助梁為金屬結構。在結構建模中，分別建立了半翼展模型和全翼展模型，如圖所示。

半翼展及全翼展有限元模型

特點

半翼展模型:蒙皮、腹板採用複合材料板殼元;梁緣條、肋緣條採用當量桿元。有限元模型共有500 個節點，1643 個單元。其中，CQUAD4 元765 個，CROD元 878 個。

全翼展模型:機身框肋腹板採用金屬膜元模擬，機身框肋腹板加筋條採用金屬桿元模擬，框肋的緣條也用金屬桿元來模擬，前起側撐梁採用金屬梁元模擬，機翼與機身水平接頭耳片，前梁、中梁、後梁的接頭耳片及主起落架輔助梁的接頭也採用金屬梁元模擬，機身複合材料蒙皮採用層合板單元模擬(單元主方向角為沿航向)，機身金屬蒙皮採用金屬膜元模擬;翼面前、中、後梁緣條、腹板分別採用金屬桿元、複合材料層合板單元模擬，內翼主起落架輔助梁緣條、腹板分別採用金屬桿元、金屬膜元模擬，翼面翼身、內外翼接頭耳片模擬為梁元，翼面蒙皮、長桁分別採用複合材料層合板單元、金屬桿元模擬。

貝爾公司的“半翼展”模型

貝爾直升機公司在NASA蘭利研究中心的跨音速動力學風洞中完成了貝爾波音公司傾轉旋翼飛機1 /5縮比模型的風洞試驗。該四傾轉旋翼飛機是一個四引擎、與C-130大小差不多的飛機，可像直升機一樣起飛、懸停和著陸，並擁有固定翼渦輪螺旋槳飛機的飛行速度和航程。該試驗模型採用前置動力和後向旋翼、懸臂、短艙以及動態調節機翼，代表了飛行驗證機的構型。這個“半翼展”模型的機身長5.14 m,旋翼長2.31 m。該模型設計用於重現全尺寸飛機的空氣動力學和結構回響。

貝爾公司、NASA與美國陸軍研究實驗室聯合進行的這些試驗，目的是研究前機翼與旋翼對後機翼和旋翼的干擾影響，並證實在翼展方向後機翼的氣彈穩定性比V一22傾轉旋翼飛機機翼要高63%。這些試驗由貝爾公司出資，這項工作與貝爾/波音公司根據美國陸軍牽頭的聯合重型運輸機方案設計與分析計畫的其它工作齊頭並進。