[發明專利]一種橫向噴流四分量管式風洞天平

在審

• 申請號: 201910915957.1
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110595725A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 張長豐;萬利強;張鑫;向光偉
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 11429 北京中濟緯天專利代理有限公司
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種橫向噴流四分量管式風洞天平。該風洞天平整體為桿狀結構，從前到后依次包括天平與模型安裝錐、天平Y?Mz元應變梁、天平Z?My元應變梁、天平與支桿安裝錐，沿風洞天平的中心軸線開有通孔，通孔為噴流介質氣體管路。本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平能夠解決噴流介質氣體管路對天平測量的干擾，并能夠精確測量試驗模型X、Y向的空氣動力和力矩，該風洞天平天平尺寸小、通用性強，可以廣泛應用于細長旋成體橫向噴流風洞試驗。

技術領域

本發明屬于風洞試驗測試裝置技術領域，具體涉及一種橫向噴流四分量管式風洞天平。

背景技術

風洞天平是風洞中用以測量氣流作用在模型上的空氣動力和力矩的測量設備，它能將空氣動力和力矩沿三個相互垂直的坐標軸系分解并進行精確測量。其工作機制如下：風洞天平在結構上設計有感應特定載荷作用下產生應變的結構彈性元，如升力元、阻力元等。在這些結構彈性元上，粘貼有電阻應變片并組成惠斯頓電橋，每個電橋都主要針對一個自由度上的載荷，根據各電橋的電信號輸出可以計算得到作用在試驗模型上的氣動力和力矩。風洞天平是風洞的主要測試設備之一，在航空航天領域有廣泛的應用背景。

風洞天平從結構形式上分為內式天平和外式天平，其中內式天平又分為桿式天平和環式天平。對于如導彈類的細長旋成體橫向噴流風洞試驗，現有類型風洞天平無法滿足試驗需求，主要原因是：一是導彈類的橫向噴流噴孔一般位于導彈頭段，對于大長細比小尺寸模型，現有桿式天平結構形式無法消除噴流介質氣體管路對天平測量的影響；二是由于噴流干擾力和力矩遠小于模型氣動力和力矩，要精確測量出這個小量，勢必要求天平具有高靈敏度、高分辨率，這是一個典型的大量程天平測小量的問題。環式天平雖然能解決部分供氣問題，但測量精準度難以滿足指標要求；三是天平溫度效應大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種橫向噴流四分量管式風洞天平。

本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平，其特點是，所述的風洞天平整體為桿狀結構，從前到后依次包括天平與模型安裝錐、天平Y-Mz元應變梁、天平Z-My元應變梁、天平與支桿安裝錐，沿風洞天平的中心軸線開有通孔，通孔為噴流介質氣體管路；天平與模型安裝錐上開有與噴流介質氣體管路連通的橫向噴流噴孔，天平與模型安裝錐上還開有固定風洞模型的鍵槽；所述的天平Y-Mz元應變梁和天平Z-My元應變梁為矩形梁。

所述的天平Y-Mz元應變梁和天平Z-My元應變梁上粘貼的天平應變片為中溫應變片。

本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平在天平元件上沿風洞天平中心軸線開通孔，可供噴流介質氣體從天平元件中通過，使之流到模型的噴流駐室內。

本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平把縱向兩個分量和橫向兩個分量分別布局在兩個不同的測量截面上，并采用矩形梁的結構形式。這種結構形式的主要優點：一是元件位置的布局變化增大了彈性梁的橫截面積，有效地提高了天平的縱橫向強度和剛度，減小了天平和支桿的變形，既保證了風洞試驗的安全，又有效地增大了通氣腔的橫截面積；二是由于采用縱向分量和橫向分量的分開布局，且采用矩形梁結構，給天平應變計的粘貼提供了比較大的貼片面積，可以粘貼比較多的天平應變計，提高天平的供電電壓，增大天平的輸出信號，有效地提高了天平的靈敏度，既保證了天平既有很好的承載能力，又有很高的分辨率。

本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平，能夠解決噴流介質氣體管路對天平測量的干擾，并能夠精確測量試驗模型X、Y向的空氣動力和力矩，該天平尺寸小、通用性強，可以廣泛應用于細長旋成體橫向噴流風洞試驗。

附圖說明

圖1為本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平的主體結構示意圖(主視圖)；

圖2為本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平的主體結構示意圖(主剖面圖)；

圖3為本發明的橫向噴流四分量管式風洞天平的主體結構示意圖(A-A剖面圖)；