某中央翼盒对飞行载荷实测的影响

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaDec．252016V01．37No．123713．3720ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn某中央翼盒对飞行载荷实测的影响赵燕1’2一，周占廷11．中国飞行试验研究院飞机所，西安7100862．西北工业大学航空学院，西安710072摘要：使用应变法测量某具有中央翼盒平尾的飞行载荷时，在地面校准试验中发现：左翼面载荷可使右翼面根部应变计有较大的响应，反之亦然。该现象可使根部载荷测量精度下降。分析了中央翼盒对根部载荷测量影响的

2、机理，给出了一种考虑异侧载荷影响的载荷方程建立方法，讨论了不同类型剪力载荷方程对异侧载荷影响的敏感性，并将修正前后的方程应用于飞行载荷实测。结果发现：本文方法一定程度上可提高根部载荷方程的精度；对上述平尾结构，由两个剪力一个弯矩组建的载荷方程对异侧载荷影响不敏感，修正前后实测的飞行载荷差异在5．7％之内，由两个剪力和两个弯矩组建的载荷方程对异侧载荷影响敏感，修正前后实测的飞行载荷差异达到78．6％。关键词：飞行试验；翼根载荷测量；应变电桥；中央翼；应变电桥的异侧载荷响应中图分类号：V215．1文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)12—3713—08在真实飞行环境下测量飞机

3、结构承受的载荷称为飞行载荷实测，实测载荷可用于新机定型中载荷计算方法和设计余量的验证[1≈]、飞机疲劳载荷谱的编写[3。5]。相比较摄影录像[6]、光纤[7]和天平呻1等较新兴的测量仪器，应变电桥[91和压力传感器[10]在实际工程中更为常用。先进压力传感器成本高，传统的传感器维护复杂，如不需要得到详尽压力分布，应变法可能更为经济适用。应变法由NASA提出，已应用到多种飞机进行了载荷实测，但其测量精度有时较差，仅地面检验误差有时就达到50％[11

4、。使用应变法测量飞行载荷是一项十分复杂的工程项目，影响其测量精度的因素很多。William和Stauf[123研究了地面校准试验中加载方式(单点

5、和分布)、加载量级和工况数量等因素对载荷测量的影响。采用神经网络构建的非线性载荷方程[13。1“、基于遗传算法口51及评估模型的建模方法[16

6、、“地面校准应变对飞行应变，地面校准载荷对飞行载荷”的映射方法[17

7、、有限元参与的混合建模[183等在载荷模型的建立方法上做出了贡献。Jebacke和Horak[19]通过和静强度试验结果的比较，验证其应变法测量的正确性。文献[20]则考虑了飞行载荷测量的不确定度，更加客观地给出了应变法载荷测量精度的结果。应变法通过结构变形间接测量飞机结构载荷，飞机自身结构形式也可影响载荷测量精度。通常翼面可视为连接在机身上的悬臂梁，翼面总载荷通过翼根传递给机身

8、，为了测量翼面总载荷，应变计需加装在翼面根部。左侧应变计校准时，只设计左侧加载点，不考虑右侧加载，反之亦然。然而对于具有中央翼盒的翼面结构，由于中央翼盒连通了左右翼面，右侧加载时左根部应变电桥收稿El期：2016．01-20；退修日期：2016-02—19；录用日期：2016—03-29；网络出版时间：2016-04-2210：12网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／111929．V20160422．1012．004html*通讯作者．Tel．：029—86830410E-mail：zhaoyanl031@mail．nwpu．edu．cn}

9、用格武I赵燕．禹占廷某

10、中央翼盒对飞行载荷实溺的影响【如．航空学报，2016．37(12)：3713—3720．ZHAOY。ZHOUZT÷Effectofcentralwingonrootflightloadmeasurementofcertainairfol

11、[Jj．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2016．37(12)：3713—3720．航空学报Dec．252016VoI．37No12会有较大的响应，即本用于只感受左侧载荷的左根部应变计也感受了右侧载荷，载荷是应变的线性组合，这样左侧应变剖面测量到的左侧总载荷精度可能下降。因此本文将研究具有中央翼盒结构的翼面根部载荷测

12、量。1中央翼盒的影响1．1应变电桥的异侧响应用应变电桥进行飞行载荷测量的基本原理和详情见文献[9]。对于某具有中央翼盒连接的二梁平尾结构，垂直右平尾向下施加不对称单点载荷，共有8个加载工况，加载点或等效加载点分布如图1所示。所有工况的最大应变值如表1所示。8个单点不对称加载中，左侧应变桥均有响应，由于左平尾的外载荷为零，不会引起变形即应变值，可见该应变是由右侧的载荷引起的。将上述右翼面加载时左翼面应变电桥有响应的现象称为