一种水陆两栖飞机的全机带动力模型
阅读说明：本技术 一种水陆两栖飞机的全机带动力模型 (Full-belt power model of amphibious aircraft ) 是由 史圣哲 焦俊 李成华 曹楷 刘涛 衡涛 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于水陆两栖飞机水动力技术领域,涉及一种水陆两栖飞机的全机带动力模型。所述模型的重量和转动惯量与实机满足傅氏德相似；机身部件主体和尾部、机翼部件、襟翼部件、垂尾部件、平尾部件均为碳纤维管串联隔框的结构；由碳纤维玻璃钢复合材料、碳纤维管、航空层板、红松、铝合金件等材料加工而成,满足水池拖曳试验要求,并且保证模型具有良好的强度和水密性。(The invention belongs to the technical field of water power of amphibious aircrafts, and relates to a full-aircraft-powered model of an amphibious aircraft. The weight and rotational inertia of the model are similar to those of a real aircraft meeting the Fourier requirement; a fuselage part main body, a fuselage part tail, a wing part, a flap part, a vertical fin part and a horizontal tail part are all of a structure with carbon fiber tubes connected in series with a partition frame; the model is formed by processing carbon fiber glass fiber reinforced plastic composite materials, carbon fiber tubes, aviation laminates, Korean pine, aluminum alloy parts and other materials, the requirements of a pool towing test are met, and it is guaranteed that the model has good strength and water tightness.)
技术领域
本发明属于水陆两栖飞机水动力技术领域，涉及一种水陆两栖飞机的全机带动力模型。
背景技术
目前仅有关于水面飞行器耐波性全机动力模型水池试验方法，以及水面飞行器抗浪能力的全机无动力模型水池试验方法，但对于具体的试验模型的设计结构都未做说明。如何设计模型结构，对于完成各种水上实验的重要组成部分，也关系着实验的顺利进行。
发明内容
发明目的：
提供一种水陆两栖飞机的全机带动力模型，以满足基于相似关系的重量重心转动惯量试验要求并能够用于以上水池试验方法使用。
技术方案：
第一方面，提供了一种水陆两栖飞机的全机带动力模型，包括：机身部件1、机翼部件2、襟翼部件3、浮筒部件4、垂尾部件5、平尾部件6、鼓包部件7，其中，所述模型的重量和转动惯量与实机满足傅氏德相似；机身部件1主体和尾部、机翼部件2、襟翼部件3、垂尾部件5、平尾部件6均为碳纤维管串联隔框的结构；机身部件1的首部安装有首部红松1-4，首部红松1-4上安装有导航片1-5，机身部件1中部安装有直把子1-8，机身部件1主体中部的隔框与机翼部件2的隔框连接；在发动机舱附近的机翼隔框2-2航空层板结构组合形成发动机电机舱2-4，在发动机电机舱2-4内安装电机，电机连接螺旋桨2-5和螺旋桨罩2-6带动螺旋桨2-5旋转，从而为全机带动力模型提供拉力；襟翼部件3的襟翼蒙皮2-6粘接在襟翼隔框3-2上，襟翼部件3采用木块粘接到机翼部件2上；浮筒部件4与机翼部件2通过机翼浮筒木块4-4粘结；垂尾部件5中的碳纤维管插入机身部件1尾部的碳纤维管内与机身部件1连接；平尾部件6通过隔框连接到垂尾部件5上；鼓包部件7通过鼓包蒙皮7-2四周采用硅胶粘接到机身部件1上，模型的蒙皮为碳纤维复合材料蒙皮，并且在接近水面位置的碳纤维层数大于远离水面处的碳纤维层数。
进一步地，机身部件1主体包括机身横向隔框1-1，第一碳纤维管1-2，机身桁条1-3，水平隔框1-6、第二碳纤维管1-7，其中，机身横向隔框1-1和第一碳纤维管1-2设置在机身内部并且交叉固定，机身横向隔框1-1在断级前和断级后分别与机身桁条1-3交叉固定，水平隔框1-6和第二碳纤维管1-7垂直交叉固定在机身部件1的尾部，用于安装垂尾部件5。
进一步地，机身横向隔框1-1沿着机身长度方向整体均布，重心附近适当缩减间距。
进一步地，机翼部件2包括第三碳纤维管2-1、机翼隔框2-2、机翼机身连接隔框2-3，其中，机翼机身连接隔框2-3与机身部件1连接，第三碳纤维管2-1横向设置两端分别与机翼部件2的两端连接，航空层板的机翼隔框2-2与第三碳纤维管2-1交叉固定。
进一步地，浮筒部件4包括襟翼隔框4-1、2块浮筒木块4-2、第四碳纤维管4-3、机翼浮筒木块4-4，其中，襟翼隔框4-1和2块浮筒木块4-2粘接，浮筒木块4-2通过第四碳纤维管4-3连接到机翼浮筒木块4-4，机翼浮筒木块4-4粘接到机翼隔框2-2和第三碳纤维管2-1交叉位置上。
进一步地，垂尾部件5由2根第五碳纤维管5-1和航空层板的垂尾隔框5-2交叉固定形成；第五碳纤维管5-1通过插入第二碳纤维管1-7内，连接到机身部件1上。
进一步地，平尾部件6由2根第六碳纤维管6-1与航空层板的垂尾隔框6-2和平尾垂尾隔框6-3交叉固定形成。
进一步地，机身部件1上表面为2层碳纤维1层玻璃钢复合材料的机身上蒙皮1-9，机身部件1下表面为3层碳纤维1层玻璃钢复合材料的机身下蒙皮1-10，机翼部件2表面为2层碳纤维复合材料的机翼蒙皮2-7，鼓包部件7表面为2层碳纤维1层玻璃钢复合材料的鼓包蒙皮7-2，平尾部件6表面为1层碳纤维复合材料的平尾蒙皮6-4；浮筒部件4表面为2层碳纤维复合材料的浮筒蒙皮4-5，襟翼部件3表面为2层碳纤维复合材料的襟翼蒙皮2-6。
有益效果：
本发明提供的一种水陆两栖飞机的全机带动力模型，所述的机身部件1、机翼部件2、垂尾部件5、平尾部件6均采用了碳纤维管作为串联所有隔框的主体结构，由碳纤维玻璃钢复合材料、碳纤维管、航空层板、红松、铝合金件等材料加工而成，满足水池拖曳试验要求，并且保证模型具有良好的强度和水密性。
附图说明
附图1是水陆两栖飞机的全机带动力模型部件结构示意图。
附图2是机身部件1内部结构示意图。
附图3是机身部件1蒙皮示意图。
附图4是1框机身横向隔框1-1示意图。
附图5是机翼部件2内部结构示意图。
附图6是机翼部件2蒙皮和动力示意图。
附图7是机翼隔框2-2示意图。
附图8是机翼部件3内部结构和襟翼蒙皮3-3示意图。
附图9是浮筒部件4内部结构示意图。
附图10是浮筒部件4组装示意图。
附图11是垂尾部件5内部结构示意图。
附图12是垂尾隔框5-2示意图。
附图13是平尾部件6内部结构示意图。
附图14是平尾隔框6-2示意图。
附图15是垂尾蒙皮5-3和平尾蒙皮6-4示意图。
附图16是浮筒隔框7-1和浮筒蒙皮7-2示意图。
附图17是浮筒隔框7-1示意图。
其中，机身部件1、机翼部件2、襟翼部件3、浮筒部件4、垂尾部件5、平尾部件6、鼓包部件7、机身横向隔框1-1、第一碳纤维管1-2、机身桁条1-3、首部红松1-4、导航片1-5、水平隔框1-6、第二碳纤维管1-7、直把子1-8，机身上蒙皮1-9、机身下蒙皮1-10、安装孔1-1-1、减轻孔1-1-2、对接槽1-1-3、第三碳纤维管2-1、机翼隔框2-2、机翼机身连接隔框2-3、发动机电机舱2-4、螺旋桨2-5、螺旋桨罩2-6、机翼蒙皮2-7、安装孔2-2-1、减轻孔2-2-2、襟翼隔框3-1、襟翼桁条3-2、襟翼蒙皮3-3、襟翼隔框4-1、浮筒木块4-2、第四碳纤维管4-3、机翼浮筒木块4-4、浮筒蒙皮4-5、第五碳纤维管5-1、垂尾隔框5-2、安装孔5-2-1、减轻孔5-2-2、垂尾蒙皮5-3、第六碳纤维管6-1、垂尾隔框6-2、安装孔6-2-1、减轻孔6-2-2、平尾垂尾隔框6-3、平尾蒙皮6-4、鼓包隔框7-1、鼓包蒙皮7-2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式来对本发明的技术方案作进一步的阐述。根据水陆两栖飞机的全机带动力模型的特点，在三维建模软件中将水陆两栖飞机外形抽壳，并将外形分为机身部件1、机翼部件2、襟翼部件3、浮筒部件4、垂尾部件5、平尾部件6、鼓包部件7，如图1。
如图2，机身部件1主体由10框3mm厚航空层板的机身横向隔框1-1和2根2.6米长、40mm直径的第一碳纤维管1-2交叉组合而成。整体均布，重心附近适当缩减间距，
机身横向隔框1-1在断级前和断级后，分别与10mm高、3mm厚的机身桁条1-3交叉组合，用以增加机身部件1底部的结构强度。
如图4，机身横向隔框1-1上有第一碳纤维管1-2留有的安装孔1-1-1、减轻孔1-1-2和为机身桁条1-3留有的对接槽1-1-3。
机身部件1的首部安装有首部红松1-4，，首部红松1-4上安装有3mm厚铝合金的导航片1-5。
机身部件1的尾部有水平隔框1-6，水平隔框1-6上垂直安装有两根内径12mm的第二碳纤维管1-7，用以作为垂尾部件5的安装接口。
机身部件1中间安装有直把子1-8，用以与水池试验中二自由度装置连接，实现模型沿重心处做俯仰升沉运动。
机身部件1上表面采取2层碳纤维1层玻璃钢复合材料的机身上蒙皮1-9粘接在机身横向隔框1-1上，机身部件1下表面采取3层碳纤维1层玻璃钢复合材料的机身下蒙皮1-10粘接在机身横向隔框1-1上。
如图5，机翼部件2由3根20mm直径和1根30mm直径的第三碳纤维管2-1和12框3mm厚航空层板的机翼隔框2-2交叉组合而成；机翼部件2通过机翼机身连接隔框2-3与机身部件1连接在一起；在发动机舱附近的机翼隔框2-2与若干航空层板结构组合而成了发动机电机舱2-4。
如图7，机翼隔框2-2上有为第三碳纤维管2-1留有的安装孔2-2-1和减轻孔2-2-2。
如图6，在发动机电机舱2-4内安装了电机、电机连接了螺旋桨2-5和螺旋桨罩2-6；电机带动螺旋桨2-5旋转，从而为全机带动力模型提供拉力。
机翼部件2上表面采取2层碳纤维复合材料的机翼蒙皮2-7粘接在机翼隔框2-2上。
如图8，襟翼部件3由3框3mm厚航空层板的襟翼隔框3-1和1框3mm厚航空层板的襟翼桁条3-2交叉组合而成，左右襟翼部件3对称，襟翼部件3表面采取2层碳纤维复合材料的襟翼蒙皮3-3粘接在襟翼隔框3-2上；襟翼部件3调整襟翼角度后，采用轻木块粘接到机翼部件2上。
如图9，浮筒部件4由2框3mm厚的航空层板的襟翼隔框4-1和2块浮筒木块4-2粘接而成，浮筒木块4-2通过10mm直径的第四碳纤维管4-3连接到机翼浮筒木块4-4上，机翼浮筒木块4-4粘接到机翼隔框2-2和第三碳纤维管2-1交叉位置上，从而实现将浮筒部件4连接到机翼部件2上。
如图10，浮筒部件4采取2层碳纤维复合材料的浮筒蒙皮4-5粘接在襟翼隔框4-1上。
如图11，垂尾部件5由2根12mm直径的第五碳纤维管5-1和4框3mm厚航空层板的垂尾隔框5-2交叉组合而成；第五碳纤维管5-1通过插入第二碳纤维管1-7内，连接到机身部件1上。
如图12，垂尾隔框5-2上有为第五碳纤维管5-1留有的安装孔5-2-1和减轻孔5-2-2。
垂尾部件5采取1层碳纤维复合材料的垂尾蒙皮5-3粘接在垂尾隔框5-2上。
如图13，平尾部件6由2根12mm直径的第六碳纤维管6-1和8框3mm厚航空层板的垂尾隔框6-2交叉组合而成；
平尾部件6通过2框3mm厚航空层板的平尾垂尾隔框6-3连接到垂尾部件5上；平尾部件6绕第六碳纤维管6-1旋转，整体形成了平尾角度。
如图14，平尾隔框6-2上有为第六碳纤维管6-1留有的安装孔6-2-1和减轻孔6-2-2。
如图15，平尾部件6采取1层碳纤维复合材料的平尾蒙皮6-4粘接在平尾隔框6-2上。
所述的机身部件1、机翼部件2、垂尾部件5、平尾部件6均采用了碳纤维管作为串联所有隔框的主体结构。
如图16和图17，鼓包部件7采取2层碳纤维1层玻璃钢复合材料的鼓包蒙皮7-2粘接在鼓包隔框7-1上；鼓包隔框7-1上有减轻孔7-1-1；鼓包部件7通过鼓包蒙皮7-2四周采用硅胶粘接到机身部件1上。
如图3，所述的机身部件1上表面采取2层碳纤维1层玻璃钢复合材料的机身上蒙皮1-9，机身部件1下表面采取3层碳纤维1层玻璃钢复合材料的机身下蒙皮1-10；机翼部件2上表面采取2层碳纤维复合材料的机翼蒙皮2-7；襟翼部件3表面采取2层碳纤维复合材料的襟翼蒙皮3-3；浮筒部件4采取2层碳纤维复合材料的浮筒蒙皮4-5；垂尾部件5采取1层碳纤维复合材料的垂尾蒙皮5-3；平尾部件6采取1层碳纤维复合材料的平尾蒙皮6-4；鼓包部件7采取2层碳纤维1层玻璃钢复合材料的鼓包蒙皮7-2；总的原则是接近水面则增加碳纤维层数，远离水面则减少碳纤维层数。
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