[發明專利]風洞天平終端姿態測量裝置及其在天平校準上的方法

在審

• 申請號: 201910388032.6
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110108442A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 劉施然;喬永強;趙榮娟;黃軍;呂治國
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發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: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

本發明涉及風洞天平校準技術領域，具體公開了一種風洞天平終端姿態測量裝置及其在天平校準上的方法。一種風洞天平終端姿態測量裝置，該裝置包括安裝座以及加速度計，其中，加速度計包括滾轉角加速度計Ⅰ、俯仰角加速度計以及滾轉角加速度計Ⅱ三種加速度計，其分別安裝在安裝座的滾轉基準面I、俯仰基準面和滾轉基準面II上。本發明的風洞天平終端姿態測量裝置在風洞天平單矢量多元校準時，在大量程范圍實現風洞天平終端俯仰角度和滾轉角度的精確測量，俯仰角度測量量程±45°，滾轉角度測量量程±180°，測量精度優于1′，在滿足風洞天平終端姿態測量精度的同時，具有結構更加簡單，成本更低的優點。

技術領域

本發明屬于風洞天平校準技術領域，具體涉及一種風洞天平終端姿態測量裝置及其在天平校準上的方法。

背景技術

風洞天平校準是風洞天平應用的主要環節之一，其目的是通過風洞天平校準得到風洞天平輸入輸出之間的關系矩陣。在風洞天平實際使用時，通過校準得到的風洞天平輸入輸出之間的關系矩陣、風洞天平輸出，才能反算得到風洞天平的輸入，即有效的氣動力載荷。風洞天平的校準過程是一個模擬風洞天平使用狀態的過程，風洞天平校準時，校準設備給風洞天平施加精確的設計載荷，通過數據采集儀器采集得到風洞天平的輸出，從而進行風洞天平輸入輸出關系矩陣的計算。風洞天平的校準設備有諸多種類，不同的種類各具優勢，其中單矢量多元校準設備由于具有設備結構及控制簡單、可靠性高、研制成本低等特點受到關注。

風洞天平單矢量多元校準是指僅使用單一力矢量完成風洞天平的多元校準。單矢量校準中，通過改變力矢量在風洞天平體軸坐標系上的方向和作用點，使得力矢量在風洞天平體軸坐標系上進行投影，產生三個坐標軸方向的力分量，分別是軸向力、法向力、側向力，同時產生三個坐標軸方向的力矩分量，分別是俯仰力矩、偏航力矩、滾轉力矩。單矢量多元校準方法可以分為兩類，一類是風洞天平固定，通過設備產生方向作用點可變且可控的力矢量作用于風洞天平；另一類是采用砝碼重力作為力矢量，通過設備改變風洞天平姿態以及位置，從而實現砝碼重力的方向、作用點與風洞天平達到校準需要的狀態。由于重力方向始終沿鉛垂方向，所以采用砝碼重力作為力矢量，通過設備改變風洞天平姿態以及位置的單矢量多元校準方法被普遍應用。在具體應用中，風洞天平的姿態較多的采用激光系統進行測量，具有很高的精度，但成本昂貴，且存在測量范圍較小的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風洞天平終端姿態測量裝置及其在天平校準上的方法，解決風洞天平終端姿態的精確測量及對風洞天平校準的問題。

本發明的技術方案如下：一種風洞天平終端姿態測量裝置，該裝置包括安裝座以及加速度計，其中，加速度計包括滾轉角加速度計Ⅰ、俯仰角加速度計以及滾轉角加速度計Ⅱ三種加速度計；安裝座為殼體結構，其包括安裝基準面、俯仰基準面、滾轉基準面I和滾轉基準面II，其中，安裝基準面為平面板狀結構；在安裝基準面兩側，并與安裝基準面相垂直連接，形成三角形平板結構的滾轉基準面II，并在滾轉基準面II上設有滾轉角加速度計II；在與安裝基準面及滾轉基準面II均垂直連接的平板結構形成滾轉基準面I，其所述的滾轉基準面I上設有滾轉角加速度計Ⅰ；俯仰基準面為平板結構，其與滾轉基準面I垂直相連接，并與安裝基準面相垂直，在所述的俯仰基準面上設有俯仰角加速度計。

所述的安裝基準面上開有若干個均勻分布的安裝螺釘孔。

所述的滾轉角加速度計Ⅰ、俯仰角加速度計以及滾轉角加速度計Ⅱ均為繞性石英加速度計。

所述的俯仰基準面上設有接插件，所述的接插件通過內部走線與所述的滾轉角加速度計Ⅰ、俯仰角加速度計以及滾轉角加速度計Ⅱ的輸入輸出相連接。

所述的安裝基準面上開有定位銷釘孔，所述的定位銷釘孔至少含2個。

一種風洞天平終端姿態測量裝置在天平校準上的方法，該方法具體包括如下步驟：

步驟1、將風洞天平終端姿態測量裝置安裝在待校準的風洞天平上；