[發明專利]大載荷高精準度氣動力測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201310679708.X
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN103698101B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 焦仁山;張連河;李強;鄭新軍;陶愛華;胡秋琦
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司哈爾濱空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所23118
• 代理人: 陳曉光

1.一種大載荷高精準度氣動力測量裝置，包括天平、支桿，其特征是：所述的天平采用內式天平，所述的天平連接天平套筒，所述的支桿連接迎角機構，所述的迎角機構連接側滑角機構、機構控制和數據采集裝置，采用支桿連接天平并支撐模型；采用內式天平測量飛行器模型的氣動力，在所述的天平外連接套筒結構，所述的天平連接數據采集系統，所述的數據采集系統獲得模型所受的氣動力，所述的數據采集系統連接自動化控制設備，獲得模型所受的氣動力，所述的內式天平安裝在飛行器模型的機身內部，其測量端與模型連接，固定端與所述的天平套筒連接，所述的支桿下端安裝在所述的迎角機構上，上端與天平套筒連接，連接處采用直口定位，螺釘拉緊連接，用于支撐模型；所述的支桿靠近模型處的截面形狀為 24 棱，且頂端為等直段，24 棱截面為固定轉捩措施，使支桿表面及尾流更穩定，利于支架干擾的測量與扣除，等直段設計減小支桿對模型升力的干擾，同時帶動模型實現飛行器飛行姿態角模擬，所述的迎角機構連接所述的支桿的安裝座，包括弧形齒圈與滑軌，驅動電機A、減速器A，通過控制驅動電機A帶動所述的支桿的安裝座，在弧形齒圈及滑軌上做圓周運動，帶動所述的支桿繞弧形齒圈的圓心做擺動運動，實現模型迎角的控制與變化。

2.根據權利要求 1所述的一種大載荷高精準度氣動力測量裝置，其特征是：所述的側滑角機構包括大直徑回轉軸承、大直徑齒輪盤、驅動電機B、減速器B，通過驅動電機B驅動小齒輪，帶動所述的側滑角機構的大直徑齒輪，繞其齒圈的中心轉動，所述的側滑角機構帶動其上安裝的支撐機構運動，實現模型的側滑角的控制與變化，所述的機構控制和數據采集裝置，包括工控機、數據采集板卡、電機驅動器、控制和采集程序，按給定的指令，有程序自動控制，實現迎角和側滑角機構的控制，以及天平電壓信號的采集功能，所述的天平外連接套筒結構，能實現模型正裝和反裝狀態有 / 無假支桿的飛行器模型氣動力試驗，滿足支架干擾測量試驗和氣流偏角測量試驗的要求。

3.一種大載荷高精準度氣動力測量方法，干擾預處理，其特征是：氣動力試驗過程中，由控制系統和數據采集系統，按指令，控制迎角機構和側滑角機構的驅動電機，對于迎角機構，是使支桿底座在弧形齒圈和滑軌上運動，帶動支桿和模型，繞迎角機構的旋轉中心轉動；對側滑角機構，是通過電機驅動小齒輪，帶動側滑角機構的大直徑齒輪，繞其齒圈的中心轉動，從而帶動側滑角機構上安裝的迎角機構、支桿和模型，實現模型的側滑角控制；所述的預處理包括進行天平的電壓值、腹撐支桿的支架干擾的預處理；在風洞風速和角度為指令給定值的情況下，由數據采集系統采集天平的電壓信號，回饋到數據處理系統，最終得到飛行器模型的氣動力。

4.根據權利要求3所述的大載荷高精準度氣動力測量方法，其特征是：所述的進行天平的電壓值的預處理，是在進行氣動力測量試驗前，由于模型的重力及其隨角度的變化，也會產生天平的電壓值輸出，因此需在氣動力測量結果中予以扣除，在風洞中沒有氣流流動時，按有氣流流動時的氣動力測量方法，測量模型重力所產生的天平電壓信號值，并在最終的氣動力測量結果中予以扣除。

5.根據權利要求3或 4 所述的大載荷高精準度氣動力測量方法，其特征是：所述的腹撐支桿的支架干擾預處理：在獲得飛行器模型純凈的氣動時，還需扣除腹撐支桿的支架干擾，采用兩步法測量正式試驗腹撐支桿的支架干擾量，即，將模型、天平反裝到支桿上，先進行模型和支桿安裝狀態的氣動力測量試驗，然后進行氣動力測量試驗，用第一次的試驗數據結果減去第二次試驗結果，即獲得的正式試驗時的支架干擾量；針對不同的模型構型狀態，重復以上兩步試驗，即獲得了不同模型狀態下的全部腹撐支桿的支架干擾量；還需要知道風洞中模型區的平均氣流偏角，分別進行側滑角 0°時的變迎角試驗和迎角 0°的變側滑角試驗，獲得氣流偏角后，在數據處理時進行修正處理，以獲得純凈的模型氣流軸系氣動力和體軸系氣動力。