[發(fā)明專利]光纖天平氣動力測量系統(tǒng)及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810039076.3
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108195555B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 閔夫;楊彥廣;戴金雯;冉曾令;鐘少龍;邱華誠;李緒國;劉志強
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 鄭健

本發(fā)明公開了一種光纖天平氣動力測量系統(tǒng)及測量方法，包括：光纖天平氣動力測量裝置、信號解調儀和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，測量方法為：對光纖天平本體各測量梁上的光纖F?P應變計的輸出信號進行組合來確定光纖氣動力測量天平各分量的輸出；對安裝有光纖F?P應變計的光纖天平本體進行靜態(tài)性能檢測，獲得光纖天平各分量的靜態(tài)性能；對光纖天平本體進行靜態(tài)校準，獲得光纖天平的使用公式；將光纖天平氣動力測量裝置安裝于風洞試驗段中，開展風洞模型測力試驗，獲得作用在風洞試驗模型上的空氣動力載荷。本發(fā)明將風洞天平測力技術與光纖傳感技術相結合，有效提高了高溫、強電磁、潮濕等惡劣環(huán)境下天平的測量精度，滿足了航天飛行器的氣動力精細測量要求。

技術領域

本發(fā)明屬于航空航天測力試驗技術領域，具體涉及一種風洞試驗模型光纖天平氣動力測量系統(tǒng)及測量方法。

背景技術

隨著我國航天技術的發(fā)展，對各種航天飛行器的氣動力精細測量提出了越來越高的要求。而高超聲速風洞試驗時為了防止試驗氣體發(fā)生冷凝，氣流總溫通常都很高(一般為400K～1000K，高超聲速低密度風洞最高可達3100K)，在試驗有效時間內(幾十秒至幾分鐘)，天平的環(huán)境溫度最高可達到200℃～300℃，對傳統(tǒng)的電阻應變式天平的輸出造成很嚴重的溫度干擾(測量誤差會增大幾倍甚至十幾倍)，直接影響到試驗數(shù)據(jù)的可靠性，要予以修正也很困難。另外電阻應變式天平的輸出信號還會受周圍電磁場的干擾。為滿足航天飛行器的氣動力精細測量要求，發(fā)展新型氣動力天平測量系統(tǒng)及測量方法具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明的目的在于提供一種光纖天平氣動力測量系統(tǒng)及測量方法，有效提高高溫、強電磁、潮濕等惡劣環(huán)境下天平的測量精度，滿足航天飛行器的氣動力精細測量要求。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種光纖天平氣動力測量系統(tǒng)，包括：

光纖天平氣動力測量裝置，其包括：光纖天平本體，其各測量梁上安裝有光纖應變計；

試驗模型，其與所述光纖天平本體的模型連接端相連并通過拉緊螺母拉緊固定；

測力支架，其與所述光纖天平本體的支架連接端相連并通過尾椎拉緊固定；

信號解調儀，其與所述光纖應變計通信連接；

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其與所述信號解調儀通信連接；

其中，所述信號解調儀獲取光纖應變計的光譜信號，然后送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行運算獲得各光纖應變計的輸出信號，并對各光纖應變計的輸出信號進行組合來確定光纖氣動力測量天平各分量的輸出。

優(yōu)選的是，所述光纖天平本體的外形為圓柱形，包括模型連接端、組合測量元件、軸向力測量元件、尾支桿和支架連接端；所述模型連接端加工成1:5的錐度與試驗模型相連，支架連接端加工成柱面，與測力支架相連，所述組合測量元件和軸向力測量元件設置在模型連接端和尾支桿之間，并置于試驗模型的內部，用于測量模型氣動力/力矩。

優(yōu)選的是，所述光纖應變計為光纖F-P應變計。

本發(fā)明還提供一種上述的光纖天平氣動力測量系統(tǒng)的測量方法，包括以下步驟：

步驟一、對光纖天平本體各測量梁上的光纖F-P應變計的輸出信號進行組合來確定光纖氣動力測量天平各分量的輸出；

步驟二、對安裝有光纖F-P應變計的光纖天平本體進行靜態(tài)性能檢測，獲得光纖天平各分量的靜態(tài)性能；所述靜態(tài)性能檢測內容包括零點漂移、蠕變、機械滯后和溫度漂移；

步驟三、對光纖天平本體進行靜態(tài)校準，獲得光纖天平的使用公式；

步驟四、將光纖天平氣動力測量裝置安裝于風洞試驗段中，開展風洞模型測力試驗，獲得作用在風洞試驗模型上的空氣動力載荷。