[發(fā)明專利]一種風(fēng)洞天平單矢量多元加載套裝置及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010053906.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111207901B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉施然;呂治國(guó);趙榮娟;黃軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06;G01M9/04
• 代理公司: 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞?wèn)|

本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞天平單矢量多元加載套裝置及其使用方法，包括基座、加載套外圈、加載套中圈、加載套內(nèi)圈、加載套下擺和風(fēng)洞天平，加載套外圈包括外套圈和內(nèi)套圈，外套圈兩側(cè)與加載套下擺轉(zhuǎn)動(dòng)連接，內(nèi)套圈轉(zhuǎn)動(dòng)連接在外套圈內(nèi)，加載套中圈插接在內(nèi)套圈中，加載套內(nèi)圈滑動(dòng)連接在加載套中圈內(nèi)，加載套內(nèi)圈外開(kāi)設(shè)有螺紋，加載套內(nèi)圈外螺紋連接有擋環(huán)，擋環(huán)側(cè)面與加載套中圈抵接；風(fēng)洞天平一端插接在加載套內(nèi)圈內(nèi)，風(fēng)洞天平另一端外套接有支桿，支桿架設(shè)在基座上，本發(fā)明具有滿足風(fēng)洞天平單矢量多元精準(zhǔn)校準(zhǔn)需求的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)洞天平實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)洞天平單矢量多元加載套裝置及其使用方法。

背景技術(shù)

風(fēng)洞天平在加工制作完成之后，進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)之前，需要進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)獲得其使用系數(shù)，天平靜態(tài)校準(zhǔn)按加載方式分單元校準(zhǔn)和多元校準(zhǔn)，其中，單元校準(zhǔn)是指在其它分量為零(或不變)的情況下，分別依次對(duì)各分量單獨(dú)加載，逐項(xiàng)求得天平使用系數(shù)；天平多元校準(zhǔn)是對(duì)天平各分量同時(shí)加載，用多元校準(zhǔn)算法獲得天平使用系數(shù)。

雖然在天平單元校準(zhǔn)中，各分量輸出的線性、重復(fù)性、回零性、干擾量一目了然，但是，天平多元校準(zhǔn)更能全面、準(zhǔn)確、真實(shí)的模擬天平在風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際工作狀態(tài)，并真實(shí)、全面的考察天平風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)氣動(dòng)載荷不同組合和不同方向的復(fù)合效應(yīng)，因此，獲得的天平使用系數(shù)可信度更高。

單矢量多元校準(zhǔn)是指在風(fēng)洞天平上施加一個(gè)矢量載荷，通過(guò)改變天平體軸系與矢量載荷的相對(duì)方向、載荷作用點(diǎn)位置，使得矢量載荷在風(fēng)洞天平體軸系上進(jìn)行分解，產(chǎn)生所需要的六分量載荷。與傳統(tǒng)具有多個(gè)施力單元的風(fēng)洞天平多元校準(zhǔn)設(shè)備相比，單矢量多元校準(zhǔn)設(shè)備由于只有一個(gè)施力源，所以具有更少的誤差源，而且設(shè)備的結(jié)構(gòu)和控制更為簡(jiǎn)單，成本更低。在設(shè)備能力指標(biāo)差異不大的情況下，造價(jià)一般為傳統(tǒng)多元校準(zhǔn)設(shè)備的20％左右或更低。

單矢量多元校準(zhǔn)設(shè)備一般由天平姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)、單矢量多元加載套、天平姿態(tài)測(cè)量部件幾部分組成，其中以NASA蘭利研究中心開(kāi)發(fā)的單矢量多元校準(zhǔn)系統(tǒng)最為典型，如附圖12所示，該系統(tǒng)所采用的單矢量多元加載套通過(guò)軸線方向安裝滾動(dòng)軸承和橫向方向安裝的軸承(圖中未標(biāo)出名稱，為左右兩側(cè)圓盤結(jié)構(gòu))使得無(wú)論天平姿態(tài)(俯仰角度和滾轉(zhuǎn)角度)如何變化，砝碼載荷始終懸掛向下，加載板上設(shè)計(jì)有加載點(diǎn)位，在加載點(diǎn)位處，加載套內(nèi)圈與外圈剛性連接，在加載外套圈下通過(guò)刀口結(jié)構(gòu)掛有負(fù)載盤，砝碼放于負(fù)載盤上，在加載套內(nèi)圈前端和托盤上部有由撓性石英加速度計(jì)組成角度測(cè)量部件，分別用于測(cè)量天平姿態(tài)和載荷作用方向。

附圖13為蘭利研究中心的單矢量多元加載套的載荷分解原理圖，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)圖和原理圖分析后可知，由于天平安裝在加載套內(nèi)圈中，天平軸線與加載套內(nèi)圈的軸向重合，所以在校準(zhǔn)載荷控制參數(shù)G，α，β，Lx，Ly，Lz中，Ly為定值。而且，由于加載板的尺寸限制，以及加載點(diǎn)位通過(guò)螺釘或螺栓固連，固連結(jié)構(gòu)具有一定尺寸，導(dǎo)致Lx，Ly的設(shè)計(jì)極其有限。并且，由于加載套外圈和砝碼具有較大的重量，該部分重量通過(guò)加載板上的加載點(diǎn)位實(shí)現(xiàn)對(duì)加載套內(nèi)圈乃至天平的傳遞，導(dǎo)致加載點(diǎn)位的螺釘結(jié)構(gòu)或螺栓結(jié)構(gòu)既需要精確定位又需要承受較大載荷，設(shè)計(jì)并不十分合理。

因此，針對(duì)以上不足，需要提供一種風(fēng)洞天平單矢量多元加載套裝置及其使用方法。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決因現(xiàn)有風(fēng)洞天平的單矢量多元加載套裝置結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)風(fēng)洞天平進(jìn)行精準(zhǔn)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)加載位置的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案