[實用新型]盒式六分量天平

有效

• 申請號: 201220737113.6
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN203203742U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 王羅;湛華海;于常安;邱榮凱
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心設備設計及測試技術研究所
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所 51106
• 代理人: 謝天府

技術領域

本實用新型涉及航空測力設備，具體地講是一種六分量盒式天平。

背景技術

在航空航天技術中，推力矢量技術對飛機的性能、飛機的機動靈活性有很大程度的提高，已經成為航空發達國家競相發展和應用的關鍵技術。目前西方國家已經大量使用推力矢量技術,正在研制發展的新型飛機均把推力矢量技術作為必備技術之一。而發展推力矢量技術的基礎是研制具有推力矢量偏轉的多功能噴管。為發展推力矢量噴管技術,現有的測力天平已無法滿足需要，急需研制一種用于測量推力矢量噴管性能實驗的六分量測力天平。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決上述問題，提供一種可以將矢量噴管產生的力和力矩徹底分解的盒式六分量天平，能精確測得噴管產生力和力矩的大小和作用方向。

實現本實用新型的技術方案是：一種盒式六分量天平，包括浮動框、固定框和三維力傳感器；所述浮動框，位于天平最上方；所述固定框位于天平最下方；所述三維力傳感器位于浮動框與固定框之間，其彈性元件的結構采取阻力單元和側力單元先并聯然后與升力單元串聯的形式。

所述的三維力傳感器為四個，對稱分布于浮動框、固定框之間。

所述浮動框形狀為長方形，有增加其剛度的筋板。

所述固定框形狀為長方形，有增加其剛度的筋板。

本實用新型的有益效果是：

1、實現力和力矩在指定空間坐標系三個方向的徹底分解，相互干擾小。

2、彈性體在靈敏度滿足要求的前提下剛度足夠大，因而響應頻率高。

3、線性、重復性好，蠕變、滯后小，測量精度高。

4、采用裝配式盒式天平結構，結構簡單，易于加工和工藝處理。

附圖說明

圖1本實用新型盒式天平立體圖；

圖2本實用新型實施例主視圖；

圖3本實用新型三維力傳感器立體示意圖；

圖4本實用新型盒式天平力和力矩分解空間坐標示意圖；

圖中標號，1—浮動框，2—三維力傳感器一，3—三維力傳感器二，4—三維力傳感器四，5—三維力傳感器三，6—固定框，7—筋板，8—升力單元，9—阻力單元，10—側力單元，11—支撐柱。

具體實施方式

參照圖1、圖2、圖3，一種盒式六分量天平，包括浮動框1、固定框6和三維力傳感器（2、3、4、5），所述浮動框1位于天平最上方，連接含有矢量噴管的模擬發動機裝置；所述固定6位于天平最下方，固定在天平底座上；所述三維力傳感器（2、3、4、5）為圓柱形，上下兩端分別連接浮動框1與固定框6，并對稱分布于浮動框1、固定框6之間，其彈性元件的結構采取阻力單元9和側力單元10先并聯然后與升力單元8串聯的形式。升力單元8置于支撐柱11上；所述浮動框1形狀為長方形，有增加其剛度的筋板7。所述固定框6形狀為長方形，也有增加其剛度的筋板7。

如圖4所示，其測量原理如下：

矢量噴管產生的力和力矩主要分解為以下幾個分量：

推??力Fx?????????????滾轉力矩Mx

升??力Fy?????????????偏航力矩My

側向力Fz?????????????俯仰力矩Mz

力和力矩的方向符合右手法則。

設四個三維力傳感器三個分量力分別是：

三維力傳感器一2：?fx1、fy1、fz1；

三維力傳感器二3：?fx2、fy2、fz2；

三維力傳感器三4：?fx3、fy3、fz3；

三維力傳感器四5：?fx4、fy4、fz4。

其空間坐標系與圖4所示空間坐標系相同。

則噴管產生推力Fx為：

Fx=fx1+fx2+fx3+fx4

噴管產生升力Fy為：

Fy=fy1+fy2+fy3+fy4

噴管產生側力Fz為：

Fz=fz1+fz2+fz3+fz4

噴管產生滾轉力矩Mx為：

Mx=fy1+fy2+fy3+fy4

噴管產生偏航力矩My為：

My=?-fx1+fx2+fx3-fx4?-fz1-fz2+fz3+fz4

噴管產生俯仰力矩Mz為：

Mz=fy1+fy2-fy3-fy4

通過以上原理可見，能實現對噴管產生的六分量力與力矩進行分解。實際使用過程中，將四個傳感器共12個電壓信號直接采集輸入，乘上通過校準后得出天平系數，即可得到六分量力與力矩的大小。