[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

技術領域

本發明涉及一種大載荷高精準度氣動力測量裝置，特別是一種大尺寸飛行器全機縮比模型試驗領域，在增壓高密度低速風洞中，實現飛行器全模型的大載荷、高雷諾數風洞試驗條件下的，具有很高試驗數據精準度的腹撐風洞試驗裝置，這種裝置能夠在低速增壓大載荷試驗條件下，進行飛行器全機縮比模型的氣動力測量試驗。

背景技術

在大尺寸飛行器全機縮比模型試驗領域，通常采用外式天平 + 支桿的腹部支撐或是內式天平 + 支桿的尾部支撐進行氣動力測量試驗。其中外式天平腹部支撐的飛行器模型氣動力試驗，由于暴露在氣流中的支桿自身氣動力被天平測得，導致其支架干擾量大，影響測量結果的準度；同時由于模型力矩參考中心與天平中心的距離較大，影響試驗結果精度。采用內式天平尾部支撐的飛行器模型氣動力試驗，由于飛行器的升力垂直作用在懸臂式尾支桿上，導致試驗時的模型抖動嚴重，同樣影響試驗結果的精準度。

發明內容

本發明提出了一種采用內式天平腹部支撐的風洞試驗裝置。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種大載荷高精準度氣動力測量裝置，包括天平、支桿，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滑軌機構、與所述的迎角滑軌機構連接的側滑角機構、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、減速器，通過控制驅動電機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。

所述的一種大載荷高精準度氣動力測量裝置，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、減速器，通過電機驅動小齒輪，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通過控制驅動電機，帶動整個套支撐機構繞所述的大直徑齒輪盤的圓心做旋轉運動，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。

一種大載荷高精準度氣動力測量方法，干擾預處理，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。

所述的大載荷高精準度氣動力測量方法，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。