(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111434937.6 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 中国航空工业 集团公司沈阳飞机设 计研究所 地址 110035 辽宁省沈阳市皇姑区塔湾街 40号 (72)发明人 胡家亮　吴江鹏　脱朝智　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种3D打印的结构相似气动弹性模型及其 设计方法 (57)摘要 本申请提供了一种结构相似气动弹性模型 设计方法， 包括： 按照设计尺度比， 将真实飞机部 件结构进行缩比； 按设计刚度比确定缩比后的飞 机部件结构形状及尺寸； 按设计重量比对比结构 重量与真实飞机部件缩比重量的偏 差， 通过重量 分布计算确定配重位置、 配重重量及配重体尺 寸； 通过仿真分析校核模型是否满足相似要求， 如不满足， 则对配重或缩比后飞机部件结构形状 或尺寸进行调整， 直至模型满足相似要求； 通过 3D打印技术打印所述模 型， 完成气动弹性模型的 构建。 通过本申请的方法构建的模 型能够满足气 动弹性模型对结构 的布置、 气动外形、 刚度及重 量分布模拟的要求， 并且模拟准确， 提高了气动 弹性试验的精度及可信度， 且加工工作量及难度 小、 周期短。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114707286 A 2022.07.05 CN 114707286 A 1.一种3D打印的结构相似气动弹性模型设计方法， 其特 征在于， 包括： 按照设计尺度比， 将真实 飞机部件结构进行缩比； 按设计刚度比确定缩比后的飞机 部件结构形状及尺寸； 按设计重量比对比结构重量与真实飞机部件缩比重量的偏差， 通过重量分布计算确定 配重位置、 配重 重量及配重体尺寸； 通过仿真分析校核模型是否满足相似要求， 如不满足， 则对配重或缩比后飞机部件结 构形状或尺寸进行调整， 直至模型满足相似要求； 通过3D打印技 术打印所述模型， 完成气动弹性模型的构建。 2.如权利要求1所述的3D打印的结构相似气动弹性模型设计方法， 其特征在于， 在仿真 分析前， 还包括： 依据真实 飞机部件结构， 在飞机易失稳部位增 加局部支撑或填充。 3.如权利要求1所述的3D打印的结构相似气动弹性模型设计方法， 其特征在于， 3D打印 材料包括金属、 光敏树脂、 塑料和尼龙。 4.一种3D打印的结构相似气动弹性模型， 其特征在于， 所述模型包括用于模拟真实飞 机主要承力部件的蒙皮、 纵向构件、 横向构件、 操纵面及操纵面内部构件和连接结构以及用 于模拟真实 飞机重量分布的配重体； 其中， 所述蒙皮、 纵向构件、 横向构件、 操纵面及操纵面内部构件和连接结构按照设计 尺度比设计刚度比将真实 飞机部件结构进行缩比得到结构的形状及尺寸； 所述配重体按设计重量比对比结构重量与真实飞机部件缩比重量的偏差， 通过重量分 布计算确定的配重体位置、 配重体重量及配重体尺寸； 通过3D打印技术打印所述模型中的蒙皮、 纵向构件、 横向构件、 操纵面及操纵面内部构 件和连接结构及配重体。 5.如权利要求4所述的3D打印的结构相似气动弹性模型， 其特征在于， 所述纵向构件包 括对应于真实 飞机结构中的梁、 长桁和纵墙的缩比结构。 6.如权利要求4所述的3D打印的结构相似气动弹性模型， 其特征在于， 所述横向构件包 括对应于真实 飞机结构中的肋、 加强框和隔板的缩比结构。 7.如权利要求4所述的3D打印的结构相似气动弹性模型， 其特征在于， 所述3D打印的材 料包括金属、 光敏树脂、 塑料和尼龙。 8.如权利要求7所述的3D打印的结构相似气动弹性模型， 其特征在于， 模型中的承力结 构部件采用非金属的光敏树脂、 塑料或尼龙等进 行3D打印， 承力结构 部件包括蒙皮、 纵向构 件、 横向构件、 操纵面及操作面内部构件和连接结构。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114707286 A 2一种3D打印的结构相似气动弹性模型及其设计方 法 技术领域 [0001]本申请属于飞机气动弹性技术领域， 特别涉及一种3D打印的结构相似气动弹性模 型及其设计方法。 背景技术 [0002]气动弹性动稳定性是飞机设计中必须要面对的重要问题之一， 由于气动弹性动稳 定性不足而引起的事故往往会导致机毁人亡。 气动弹性试验是进 行气动弹性动稳定性研究 和设计中的必要环节， 是预测和验证飞机气动 弹性特性并完善设计的重要手段， 验证方法 包括风洞试验和模型自由飞行试验等。 上述试验中所使用的气动弹性模型需要准确的缩比 模拟飞机的真实气动外形、 刚度和重量分布， 才能使其达到动力学特性及气动 弹性动稳定 性与真实 飞机按比例 相似的要求。 [0003]当前的气动弹性模型在设计过程中由于受到加工工艺、 材料特性、 尺寸要求、 刚度 要求和重量要求等诸多条件限制， 只能满足结构动力学相似的要求， 即满足模型 的结构动 力学特性与真实飞机或部件按比例相似。 模型中采用简化的金属梁架作为承力结构， 去除 真实结构的部 分结构并将其通过刚度等代原则进 行等效设计， 模型中采用木质或硬质泡沫 盒段作为维形框架， 通过在维形框架上粘贴纸膜来模拟气动外形， 通过在承力结构上固接 铅块或高密度合金来模拟重量分布。 [0004]燃油这种模型无法准确模拟真实结构布置， 气动外形模拟精度低， 加工、 装配工艺 复杂， 由真实结构向模型 结构进行简化和等效的设计过程计算 量大、 难度大且易出错。 发明内容 [0005]本申请的目的是提供了一种3D打印的结构相似气动弹性模型及其设计方法， 以解 决或减轻背景技 术中的至少一个问题。 [0006]一方面， 本申请提供了一种结构相似气动弹性模型设计方法， 包括： [0007]按照设计尺度比， 将真实 飞机部件结构进行缩比； [0008]按设计刚度比确定缩比后的飞机 部件结构形状及尺寸； [0009]按设计重量比对比结构重量与真实飞机部件缩比重量的偏差， 通过重量分布计算 确定配重位置、 配重 重量及配重体尺寸； [0010]通过仿真分析校核模型是否满足相似要求， 如不满足， 则对配重或缩比后飞机部 件结构形状或尺寸进行调整， 直至模型满足相似要求； [0011]通过3D打印技 术打印所述模型， 完成气动弹性模型的构建。 [0012]进一步的， 在仿真 分析前， 还包括： [0013]依据真实 飞机部件结构， 在飞机易失稳部位增 加局部支撑或填充。 [0014]进一步的， 3D打印中的材 料包括金属、 光敏树脂、 塑料和尼龙。 [0015]另一方面， 本申请提供了一种3D打印的结构相似气动弹性模型， 所述模型包括用 于模拟真实飞机主要承力部件的蒙皮、 纵向构件、 横向构件、 操纵面及操纵面内部构件和连说　明　书 1/3 页 3 CN 114707286 A 3