CN101832851B

CN101832851B - 风洞模型气浮测力装置

Info

Publication number: CN101832851B
Application number: CN2010101864949A
Authority: CN
Inventors: 徐越; 邱俊文; 张国友; 牛中国
Original assignee: AVIC Aerodynamics Research Institute
Current assignee: AVIC Aerodynamics Research Institute
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: CN101832851A

Abstract

本发明为风洞模型气浮测力装置，主要涉及采用气浮支撑对风洞试验模型测力的装置。为了解决现有测力技术、常规测力元件不能“既要求具有较大的气动力升力，又要求具有较小的气动力阻力，同时又要求对阻力进行高精度测量”的问题，本发明技术方案为由多分量测力天平、模型支杆、整流罩、开槽沉头螺钉、精密气浮导轨、内六角螺钉、传感器固定座、测力消扰杆、高精度轴向拉压传感器、传感器连接杆、精密气浮导轨固定座、内六角固定螺钉、内六角防松螺钉、双向紧固螺母、模型变角度系统、供气泵组成，风洞模型被浮起，可实现风洞模型迎角和侧滑角变换的气浮测力试验，在升力与阻力比值较大、升力对阻力测量干扰较大时，静动态的高精度测量。

Description

风洞模型气浮测力装置

一、技术领域

本发明涉及风洞模型气浮测力装置，主要是采用气浮支撑对风洞试验模型测力的装置。

二、背景技术

测力是风洞试验中最基本的试验项目。常规测力元件是应变杆式天平，测力元件与支杆连接后，再与风洞模型连接，由测力元件产生变形直接对风洞模型测量。测力元件应变与外力大小成正比。目前，现有的测力元件本身的技术和材料特性，对于既要求具有较大的气动力升力，又要求具有较小的气动力阻力，同时又要求对阻力进行高精度测量时，传统的测力方法实现起来难度较大，精度满足不了要求。这时需要我们探索新的测力技术。

三、发明内容

为了解决现有测力技术、常规测力元件不能满足“既要求具有较大的气动力升力，又要求具有较小的气动力阻力，同时又要求对阻力进行高精度测量”要求的问题，在风洞模型升力和阻力比值较大时，实现阻力的高精度、高灵敏度测量，本发明给出一种采用气浮支撑的测力装置，实现风洞模型在升力与阻力比值较大时阻力的高精度测量。本发明的技术方案如下：

风洞模型气浮测力装置，由多分量测力天平、模型支杆、整流罩、开槽沉头螺钉、精密气浮导轨、内六角螺钉、传感器固定座、测力消扰杆、高精度轴向拉压传感器、传感器连接杆、精密气浮导轨固定座、内六角固定螺钉、内六角防松螺钉、双向紧固螺母、模型变角度系统、供气泵组成，精密气浮导轨安装在模型变角度系统上，精密气浮导轨一端安装测力消扰杆，测力消扰杆与高精度轴向拉压传感器连接，精密气浮导轨另一端安装模型支杆，多分量测力天平安装在模型支杆上，风洞模型与多分量测力天平连接，多分量测力天平的天平校准中心安置在高精度轴向拉压传感器上。

风洞模型气浮测力装置，精密气浮导轨与模型变角度系统螺钉连接。

本发明风洞模型气浮测力装置，通过气浮测力装置供气泵向精密气浮导轨提供洁净压缩空气，当精密气浮导轨通气时，安装在模型变角度系统上的精密气浮导轨被浮起；同时，与精密气浮导轨连接的测力消扰杆、模型支杆也随着被浮起；与测力消扰杆连接的高精度轴向拉压传感器、安装在模型支杆上的多分量测力天平、安装在多分量测力天平的风洞模型，也随着被浮起。

本发明风洞模型气浮测力装置，通过把精密气浮导轨固装在模型变角度系统上，能够在迎角α为-4°～+30°、在侧滑角β为±30°，实现对静态和动态风洞模型进行高精度的测量。实现了在升力与阻力比值较大、升力对阻力测量的干扰较大时，提供准确测量，特别是高精度测量。

本发明风洞模型气浮测力装置，将承载物浮起进行多分量气动力测量，力求形成刚性气膜，以支承负载。配备精密气浮导轨设备产生的气膜刚性强，试验应用范围较为广泛。一般气体摩擦阻尼力较小，数量级约为10^-4N，利用这一优越性采用精密气浮导轨装置将风洞模型及支杆浮起，实现风洞模型在升力与阻力比值较大时对阻力的高精度测量。

四、附图说明

图1是风洞模型气浮测力装置的结构示意图，图2是精密气浮导轨与模型变角度系统连接的结构示意图。

其中，1是多分量测力天平、2是模型支杆、3是整流罩、4是开槽沉头螺钉、5是精密气浮导轨、6是内六角螺钉、7是传感器固定座、8是测力消扰杆、9是高精度轴向拉压传感器、10是传感器连接杆、11是精密气浮导轨固定座、12是内六角固定螺钉、13是内六角防松螺钉、14是双向紧固螺母、15是风洞天平校准中心、16是安全阀门、17是空气净化器、18是冷冻式干燥机、19是气浮测力装置供气泵，20是风洞模型变角度系统。

五、具体实施方式

结合附图1、附图2给出具体实施方式，通过本实施方式的描述，对本发明的技术方案做进一步的说明。

风洞模型气浮测力装置，由多分量测力天平[1]、模型支杆[2]、整流罩[3]、开槽沉头螺钉[4]、精密气浮导轨[5]、内六角螺钉[6]、传感器固定座[7]、测力消扰杆[8]、高精度轴向拉压传感器[9]、传感器连接杆[10]、精密气浮导轨固定座[11]、内六角固定螺钉[12]、内六角防松螺钉[13]、双向紧固螺母[14]、模型变角度系统[20]、供气泵[19]组成，精密气浮导轨[5]安装在模型变角度系统[20]上，精密气浮导轨[5]一端安装测力消扰杆[8]，测力消扰杆[8]与高精度轴向拉压传感器[9]连接，精密气浮导轨[5]另一端安装模型支杆[2]，多分量测力天平[1]安装在模型支杆[2]上，风洞模型与多分量测力天平[1]连接，多分量测力天平[1]的天平校准中心[15]安置在高精度轴向拉压传感器[9]上。

风洞模型气浮测力装置，精密气浮导轨[5]与模型变角度系统[20]螺钉连接。

本实施方式采用五分量测力天平[1]与模型支杆[2]连接后与精密气浮导轨[5]连接。高精度轴向拉压传感器[9]与测力消扰杆[8]及传感器连接杆[10]连接一体后与传感器固定座[7]连接。

由风洞模型气浮测力装置供气泵[19]向精密气浮导轨[5]提供洁净压缩空气。当向精密气浮导轨[5]通气时，精密气浮导轨[5]与模型支杆[2]及五分量测力天平[1]同时被浮起。试验时，只将风洞模型的轴向力通过精密气浮导轨[5]传给高精度轴向拉压传感器[9]，其它5个单元力被抵消掉。调节风洞模型气浮测力装置供气泵[19]的供气压力到0.7Mpa，使风洞模型浮起。在不同的阻力测量载荷下，可根据需要变换合适的高精度轴向拉压传感器[9]，使阻力测量精度更高。试验时，将风洞模型安装在五分量测力天平[1]上，与风洞模型气浮测力装置连接实现六分量气动力测量。

高精度轴向拉压传感器[9]可测量最大升力载荷50KG，阻力测量载荷范围 0-100KG(可根据试验时载荷的不同变换)；

风洞模型气浮测力装置可实现风洞模型迎角α变换范围为-4°～+30°，侧滑角β变换范围为±30°。

进行多分量气动力测量时，力求使它们在空气动力载荷的作用下，对各自欲测量分量的载荷敏感，产生相对敏感的变形，而对其它分量的载荷不敏感，不产生或产生尽量小的变形，实现结构上对力和力矩的机械分解或部份分解。利用压缩空气流过精密气浮导轨[5]，将承载物浮起这一新型技术，形成刚性气膜，以支承负载。配备精密的气源设备，产生的气膜刚性强，应用范围较为广泛。一般气体摩擦阻尼力较小，数量级约为10^-4N，利用这一优越性采用气浮装置将风洞模型及支杆浮起，实现风洞模型在升力与阻力比值较大时对阻力的高精度测量。

精密气浮导轨[5]用内六角螺钉[6]安装在精密气浮导轨固定座[11]上，整流罩[3]用开槽沉头螺钉[4]安装在精密气浮导轨[5]上，传感器固定座[7]用内六角螺钉[6]安装在精密气浮导轨[5]上。五分量测力天平[1]与模型支杆[2]连接后与精密气浮导轨[5]连接。高精度轴向拉压传感器[9]与测力消扰杆[8]及传感器连接杆[10]连接一体后与传感器固定座[7]连接。上述零件连成一体后安装在风洞模型变角度系统[20]上，由气浮测力装置供气泵[19]提供洁净压缩空气。

Claims

1.风洞模型气浮测力装置，由多分量测力天平[1]、模型支杆[2]、整流罩[3]、开槽沉头螺钉[4]、精密气浮导轨[5]、内六角螺钉[6]、传感器固定座[7]、测力消扰杆[8]、高精度轴向拉压传感器[9]、传感器连接杆[10]、精密气浮导轨固定座[11]、内六角固定螺钉[12]、内六角防松螺钉[13]、双向紧固螺母[14]、模型变角度系统[20]、供气泵[19]组成，其特征是：精密气浮导轨[5]安装在模型变角度系统[20]上，精密气浮导轨[5]一端安装测力消扰杆[8]，测力消扰杆[8]与高精度轴向拉压传感器[9]连接，精密气浮导轨[5]另一端安装模型支杆[2]，多分量测力天平[1]安装在模型支杆[2]上，风洞模型与多分量测力天平[1]连接，多分量测力天平[1]的天平校准中心[15]安置在高精度轴向拉压传感器[9]上。

2.根据权利要求1所述的风洞模型气浮测力装置，其特征是：精密气浮导轨[5]与模型变角度系统[20]螺钉连接。