[發明專利]一種氣浮式應變天平

有效

• 申請號: 201711445475.1
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108398228B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 陳丁;王蘇寧;余奕甫;馬洪強
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明公開了一種氣浮式應變天平，該天平為組合式天平，包括芯軸、軸向力組件、五分量組件、保護套，所述芯軸包括錐形連接段和等直段，所述芯軸與軸向力組件配合安裝，軸向力組件與五分量組件配合安裝，軸向力組件固定端與芯軸固定，其活動端與五分量組件固定端固定，五分量組件活動端與被測模型固定。所述軸、軸向力組件和五分量組件同軸。壓縮氣體從芯軸固定端充入，通過芯軸前端的氣孔使軸向力組件活動端與芯軸之間因充滿壓縮氣體而形成氣浮軸承，可使軸向力組件與芯軸之間的摩擦阻力忽略不計，提高了軸向力的測量靈敏度和精度。

技術領域

本發明涉及一種氣浮式應變天平，屬于航空航天測力試驗氣動力測量領域，特別適用于亞、跨、超音速高精度阻力測量風洞試驗。

背景技術

風洞試驗是飛行飛行器外形設計中關鍵的研究手段，要在風洞試驗過程中取得高精度的氣動力數據必須要有高精度的氣動力測量天平，對于一般飛行器測量天平來說，軸向力(X分量)相對于其他方向上的力是一個小量，是氣動力測量中最難測量的一個量，要測量飛行器外形的變化對應于軸向力的變化量更是難上加難。傳統應變天平六個分量在一個測量元件上，測量時軸向力滿量程應變小，其他氣動力分量對軸向力的干擾變形大于軸向力組件的主應變，天平靜校時其他分量對軸向力的干擾系數也大，造成天平軸向力測量精度很難提高。

發明內容

本發明的技術解決問題為：克服現有技術的不足，提供了一種氣浮式應變天平，可使側力、法向力、俯仰力矩、滾轉力矩、偏航力矩的載荷直接傳遞到芯軸上，而不對軸向力的載荷產生影響，提高了軸向力測量的信噪比和靈敏度，實現軸向力的高精度測量。

本發明的技術解決方案是：一種氣浮式應變天平，該天平包括芯軸和用于測量軸向力的軸向力組件，芯軸的一端套在軸向力組件內部，其中部與軸向力組件的端部固定連接，另一端伸出軸向力外與測試支架固定連接，所述芯軸內部設有中空通孔，且該中空通孔位于軸向力組件內部的端部堵塞，另一端開口，芯軸側壁上設有多個氣孔與中空通孔相連，壓縮氣體沿芯軸中空通孔充入，軸向力組件與芯軸之間因充滿壓縮氣體而形成懸浮，軸向力組件用于測量軸向力。

所述芯軸包括錐形連接段和等直段，等直段靠近錐段部位與軸向力組件固定連接，錐形連接段與測試支架通過錐面配合連接，并用楔子拉緊。

所述軸向力組件通過軸向力測量元件測量軸向力，所述軸向力測量元件安裝在軸向力組件的側壁上的豎直梁式結構上，軸向力測量元件所在平面垂直于所述軸向力組件的軸線。

上述氣浮式應變天平還包括用于測量側力、法向力、俯仰力矩、滾轉力矩、偏航力矩的五分量組件，軸向力組件套在五分量組件內部，五分量組件套在被測模型內部；五分量組件的一端與被測模型固定連接，另一端與套在其內部的軸向力組件與芯軸固定連接的端部相對的另一端固定連接，壓縮氣體沿芯軸中空通孔充入后，軸向力組件與五分量組件之間也因充滿壓縮氣體而形成懸浮，五分量組件測量側力、法向力、俯仰力矩、滾轉力矩、偏航力矩時不對軸向力的載荷產生影響。

所述芯軸、軸向力組件和五分量組件同軸放置。

所述五分量組件與被測模型通過銷釘固定；所述五分量組件與軸向力組件通過銷釘固定；所述軸向力組件與芯軸通過銷釘固定。

所述五分量組件通過側力測量元件、法向力測量元件、俯仰力矩測量元件、滾轉力矩測量元件和偏航力矩測量元件分別測量側力、法向力、俯仰力矩、滾轉力矩、偏航力矩，側力測量元件、法向力測量元件、俯仰力矩測量元件、滾轉力矩測量元件和偏航力矩測量元件安裝在多個矩形梁上，安裝面平行于五分量組件軸線。