简介

自由飞模型是利用飞机的缩比模型在真实大气中进行的为获取飞机参数的试验，从而保证一些飞机高难度动作取得时的飞行安全，是最全面、可靠的试验研究方法。自由飞模型试验是在空中进行的试验，与风洞试验不同的是需要完成预定的飞行任务或动作，不受支杆约束和影响，可以综合模拟真实飞机的飞行。试飞过程中，模型要承受比较大的过载，要求模型结构强度高，但同时要求结构重量小。

现状

需求现状

在飞行器研制的发展过程中，自由飞试验起了重要作用。早在二十世纪初，各国已相继研究飞机的模型自由飞试验，包括美国、俄罗斯、英国、法国、瑞典、荷兰、澳大利亚，还有中国。其中，美国是开展自由飞试验研究起步最早、规模最大、收益最多的国家，自由飞模型试验研究成果为美国在整个航空和航天领域取得领先地位起到了十分重要的作用。

目前，我国新型号飞机都要进行风洞试验及模型自由飞试验，进而对试验参数进行研究，有效降低飞机试飞风险，并为飞机设计和试飞提供技术支持。

研制现状

自由飞模型的基本要求之一就是模型结构质量轻、强度大，目前用于自由飞模型的材料多为非金属材料，用的较多的是玻璃钢复合材料及碳纤维增强复合材料，这种材料质量轻，强度高，中间可加铺高聚酯泡沫芯材，以达到减轻重量、增加强度的作用。

模型零部件由非金属材料在模具内铺贴而成，为保证模型精度，模型生产的模具已由原来的手糊玻璃钢模具改为金属模具，金属模具具有精度高不宜变形的特点，也可根据模型外形特点增加附件，可以使模型随形，另外，设计模型时可以同时体现结构框、梁位置，金属附件的位置，用模具定位，位置准确，精度高，可使模型部件具有良好的互换性。模型生产工艺采用糊制成型，常温固化的方法，在模具上涂刷脱模剂，然后将使用的材料逐层铺贴在模具上，然后进行抽真空固化，固化好零件脱模，最终在模具内进行对合组装。

固定翼自由飞模型结构设计

自由飞模型是为飞机获取试验数据而设计制造的模型，模型整体为玻璃钢复合材料硬壳式结构，同时配合使用木质材料、航空层板及金属材料等，活动舵面主要材料为玻璃钢复合材料填夹高聚酯泡沫芯材。设计过程需根据模型外形特点，协调模型各用途舱段与各部件、翼面的结构关系；确定加强框、桁梁、口盖的位置和结构；各舵面运动方式和结构。具体设计方法如下。

总体布局

根据模型飞行要求，模型内部要安装小型测试系统、遥控系统及回收系统等，因此模型内部必须有足够大的空间，才能保证这些设备的合理安装，所以在设计之初先考虑模型总体布局，各设备分布及各功能舱的位置、开设口盖位置，内部的安装空间，伞舱位置和开伞方式，使模型各舱段内的试验设备装拆容易，便于进行检查、调试和试验，并由此划分结构、结构框位置及仪器安装位置。

根据此型飞机外形特点，模型上机身设计伞舱、设备舱、电池舱、开关舱四个舱口，下机身后部开有一个工艺口盖；两侧机翼分别开有一个舵机舱及传感器安装口。

模型结构分解

自由飞模型结构设计总体要求是：结构简单，加工精度高，安装定位准确，装拆方便，零部件互换性好，设计分离面的配合连接好，可以完全保证接连部分牢固可靠和精度要求。此型模型根据设备布局情况及数模外形，在总体结构分为上、下机身，机头，机翼，垂尾，平尾等几大部件，根据分解情况设计模型接连方式及各部件结构。

结构设计

图1

模型部件分解完成后，根据各部件的外形特点进行结构设计。