基于3D打印的舵面可调实用化飞机风洞模型的设计与试验

摘要

飞机风洞试验模型的设计和加工是风洞试验的重要环节,对飞机研制的周期和成本具有重要的影响.为提高飞机研制的效率,基于3D打印技术提出了实用化飞机风洞模型的设计和制造方法.采用3D打印加工树脂气动外壳和机加工金属强化骨架的复合结构方案,设计并测试了某型号飞机的低速全机测力模型.提出了变角片和旋转轴-定位销两种舵面偏角方案,设计了内嵌金属套筒用以降低因装拆磨损带来的树脂精度损失.采用计算流体力学与计算结构力学(CFD/CSD)分析技术,对模型的设计进行了强度校核.加工装配的复合模型在FD-09低速风洞进行了吹风试验.试验结果显示:带舵面偏角的复合模型在迎角α=8°和风速V=70 m/s条件下安全,其气动数据与金属模型吻合良好,具有实用性.相比金属模型,树脂-金属复合模型的加工周期和成本大幅降低,可有效响应飞机设计工作者对模型快速设计和加工的需求,有助于提高飞机设计效率.