[發(fā)明專利]一種基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力風洞測量方法

有效

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• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111175016B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 張長豐;潘華燁;苗磊;賈巍;彭超;馬濤
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發(fā)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: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力風洞測量方法。該方法使用專用的盒式摩擦阻力天平。該方法的步驟如下：加工并校準盒式摩擦阻力天平，將盒式摩擦阻力天平的阻力計算公式輸入風洞數據采集系統(tǒng)，設計加工試驗模型，在風洞內安裝試驗模型，在風洞內安裝盒式摩擦阻力天平，將測量件固定在盒式摩擦阻力天平的上連接罩上，調整模型前蓋板、測量件、模型后蓋板之間的窄縫的寬度，將天平線連接至風洞數據采集系統(tǒng)，調整試驗模型姿態(tài)開展風洞試驗。該方法專用的盒式摩擦阻力天平具有較好的溫度應對能力，具有過載保護和隔熱保護功能。該方法成本低、效益好、操作容易，尤其適用于高速及高超聲速風洞中飛行器表面摩擦阻力的精確測量。

技術領域

本發(fā)明屬于高速風洞試驗技術領域，具體涉及一種基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力風洞測量方法。

背景技術

表面摩擦力是飛行器表面受到的剪切力的合力，是飛行器阻力的重要組成部分，其精確測量對飛行器設計具有重大意義。目前對于摩擦阻力測量還缺少較為可靠的精確測量方法，公知的較為精確測量方法主要為MEMS(微機電系統(tǒng))方法、應變天平測量方法以及電容式天平測量方法。MEMS摩阻傳感器工藝復雜，成本高，自身剛度弱，操作難度大，而且抗干擾能力弱。應變天平或電容式天平結構簡單，主要以一個或兩個豎直梁作為測量元件，難以抵御測試面壓力梯度載荷干擾以及溫度干擾，測量誤差大。

當前，亟需發(fā)展專用的表面摩擦阻力測量方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力風洞測量方法。

本發(fā)明的基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力風洞測量方法，其特點是，所述的測量方法使用的盒式摩擦阻力天平包括上連接罩、隔熱板、天平主體和下隔熱罩；

所述的天平主體為盒式一體結構，包括測量梁、天平上板、上定位端、下定位端和天平下板；天平上板和天平下板為上下對稱的水平放置的矩形平板，天平上板和天平下板之間固定有豎直方向的測量梁，測量梁分為四組，每組三片，四組測量梁對稱分布在矩形平板的四個角上；天平上板的上表面加工有水平基準面Ⅰ，天平上板的上表面中心固定有上定位端；天平下板的下表面加工有水平基準面Ⅱ，天平下板的下表面中心固定有下定位端；

所述的隔熱板穿過上定位端與天平上板上表面的水平基準面Ⅰ貼合；上連接罩內開有與上定位端裝配的定位通孔，上定位端穿出定位通孔定位上連接罩，上連接罩的下表面與隔熱板貼合；上連接罩、隔熱板和天平上板通過沉頭螺釘由上至下固定連接；

所述的下隔熱罩內開有與下定位端裝配的定位通孔，下定位端穿出定位通孔定位下隔熱罩，下隔熱罩的上表面與水平基準面Ⅱ貼合；下隔熱罩和天平下板通過沉頭螺釘由下至上固定連接；

所述的下隔熱罩為下底封閉的矩形框Ⅰ，從下至上罩住天平主體，下隔熱罩和天平主體之間具有周向縫隙Ⅰ；上連接罩為上底封閉的矩形框Ⅱ，從上至下罩住下隔熱罩，上連接罩和下隔熱罩之間具有周向縫隙Ⅱ；

所述的天平上板的下表面和天平下板的上表面布置有溫度傳感器；

所述的測量梁的應變計貼片形式如下：

在每組三片的測量梁中選取中間的片梁安裝應變計；

第一組測量梁中間的片梁的左側上端靠近天平上板的位置處粘貼應變計A1，右側上端對稱位置處粘貼應變計A4，左側下端靠近天平下板的位置處粘貼應變計A2，右側下端對稱位置處粘貼應變計A3，應變計A1、應變計A2、應變計A3和應變計A4組成惠斯通電橋M1；

第二組測量梁中間的片梁的左側上端靠近天平上板的位置處粘貼應變計B1，右側上端對稱位置處粘貼應變計B4，左側下端靠近天平下板的位置處粘貼應變計B2，右側下端對稱位置處粘貼應變計B3，應變計B1、應變計B2、應變計B3和應變計B4組成惠斯通電橋M2；