基于静动态特性高超声速总压测量耙的结构优化  

Structure optimization of hypersonic total pressure measuring rake based on static and dynamic characteristics

作　　者：龙秀珍 武亮亮[2] 马国鹭[1] 张健平[1] 邓维鑫[2] LONG Xiu-zhen;WU Liang-liang;MA Guo-lu;ZHANG Jian-ping;DENG Wei-xin

机构地区：[1]西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室,绵阳621010 [2]中国空气动力研究与发展中心,绵阳621000

出　　处：《制造业自动化》2022年第12期32-38,151,共8页Manufacturing Automation

基　　金：国家自然科学基金(61505169)。

摘　　要：为了满足高超声速风洞流场校测总压测量耙的技术要求,针对目前采用测量耙存在的刚度不足问题,基于其静动态特性进行了结构优化设计。首先采用有限元法对原测量耙进行静动态特性分析,静力学与模态分析结果表明总压管为影响测量耙刚度的关键环节。然后以总压管的长径比、外径、内外径比和测头偏转角共四个结构参数为试验因素,以测量耙的最大应力、变形和一阶固有频率为试验指标,进行数值仿真正交试验。极差分析结果表明:各因素对指标的影响程度不一致,影响最大的是外径,其次是测头偏转角,内外径比和长径比的影响较小;最佳结构参数组合为:长径比24,外径6mm,内外径比0.4,测头偏转角30°。最后对优化前后的测量耙进行对比验证分析,结果表明优化后测量耙的综合性能明显提高,其刚度满足了技术要求,相对于原测量耙,其最大变形下降了28.23%,最大应力和一阶固有频率分别提高了28.55%和2.36%。

关 键 词：高超声速流场 总压管 测量耙 静动态特性 结构优化 正交试验 

分 类 号：TH122[机械工程—机械设计及理论] V211.752[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]