[發明專利]一種激波風洞推力測量試驗裝置

有效

• 申請號: 202110322865.X
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113029509B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 趙榮娟;劉施然;吳里銀;呂治國;周正;呂明磊;孔小平
• 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;中國空氣動力研究與發展中心空天技術研究所
• 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

本發明公開了一種激波風洞推力測量試驗裝置，包括支撐座、天平、模型天平轉接件、整流罩以及加速度計。支撐座、天平、模型天平轉接件由下至上依次設置，整流罩固定安裝在支撐座上，并圍設在天平和模型天平轉接件外側，且整流罩內壁不與天平和模型天平轉接件相接觸。加速度計安裝于天平上。本發明提供的激波風洞推力測量裝置，使用兩個天平組合測量作用在模型上的推力，通過調整兩個天平之前的距離，可適應不同長度模型推力測量的要求，天平的適應性較好，節約了天平的制作成本，通過加速度計對測量信號進行補償，滿足了激波風洞極短有效試驗時間的測量需求。

技術領域

本發明屬于空氣動力試驗技術領域，涉及一種激波風洞推力測量試驗裝置。

背景技術

在燃燒沖壓發動機的研制中，發動機推力的優化是研究者關注的重點。因此，在地面試驗設備中進行發動機推力的測量是超燃沖壓發動機研究中的一個重要方向。在脈沖型激波風洞中開展超燃沖壓發動機推力測量試驗是獲得高馬赫數超燃沖壓發動機推力的一個重要手段。澳大利亞昆士蘭大學T4激波風洞均開展了應力波天平超燃沖壓發動機推力測量試驗，日本HIEST自由活塞激波風洞上使用加速度計自由飛測力試驗技術進行了超燃沖壓發動機推力的測量試驗。

但采用應力波天平和加速度計自由飛測量試驗均需要將模型懸掛安裝在試驗段壁面上，當試驗模型較大時，懸掛安裝方式對試驗段的強度具有較高的要求。

此外，真實飛行器在飛行時，飛行器表面的溫度在高速氣流的作用下迅速升高，為了測量模型避免的溫度對氣動力測量結果的影響，需要對模型進行預加熱。當對模型加熱時，采用內式天平的時候，天平的敏感元件將置于模型的溫度場之內，在溫度效應下，將影響氣動力測量結果。

發明內容

針對現有發動機推力測量技術中，懸掛安裝方式對試驗段強度要求高且燃燒室高溫影響天平測量準確度的問題，本發明的目的在于提供一種激波風洞推力測量試驗裝置，該試驗裝置可直接安裝模型，且天平置于發動機燃燒室外面，可有效避免燃燒室高溫對天平測量結果的影響，能夠在毫秒量級實現對超過3m量級的試驗模型推力的精確測量。

為達到上述目的，本發明提供的一種激波風洞推力測量試驗裝置，包括支撐座、天平、模型天平轉接件、整流罩以及加速度計；

所述支撐座包括底板和兩個固定設置于底板上的天平安裝座，每個天平安裝座上安裝一組天平；

所述天平包括上連接板、下連接板、若干支撐柱、兩組敏感梁以及敏感元件，所述支撐柱的上端部、下端部分別通過彈性鉸鏈與上連接板、下連接板相連接；兩組敏感梁沿天平長度方向對稱設置在上連接板、下連接板之間的兩側，敏感梁包括立柱Ⅰ、立柱Ⅱ以及力敏梁，立柱Ⅰ、立柱Ⅱ固定設置在上連接板與下連接板之間，所述力敏梁的左端部、右端部分別通過彈性鉸鏈與立柱Ⅰ、立柱Ⅱ相連接；對應每根力敏梁安裝一個加速度計，用于對天平的測量信號進行補償；所述敏感元件粘貼在力敏梁上，用于測量力敏梁的變形，從而測量作用在模型表面的氣動力；

所述模型天平轉接件與天平的上連接板固定連接，天平通過模型天平轉接件與模型進行連接；

所述整流罩固定安裝在支撐座上，并圍設在天平和模型天平轉接件外側，且整流罩內壁不與天平和模型天平轉接件相接觸。

上述激波風洞推力測量試驗裝置，該試驗裝置還包括角度楔塊，所述角度楔塊安裝于模型與模型天平轉接件之間。當需要在有攻角情況下測量模型上的氣動力時，通過該角度楔塊即可實現。

上述激波風洞推力測量試驗裝置，所述模型天平轉接件主要作為天平和模型之間的連接件，通過該模型天平轉接件將模型安裝于該試驗裝置上，如此即無需將模型懸掛安裝在試驗段壁面上。在滿足模型天平轉接件前述作用的基礎上，對于模型天平轉接件的具體結果并沒有特殊的限制，可以采用本領域中常規的連接件設計結構。在本發明中，優選模型天平轉接件呈橫、縱截面均為工字型的結構，該結構連接穩定性更強。