CN103969021A - 飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平为轮辐式结构，并采用应变式，其包括天平元件、天平外轮圈、定位销和螺钉。所述天平外轮圈上均匀地分布有多个凹槽，在所述天平外轮圈的每个所述凹槽中都安装有所述天平元件。本发明天平结构简单，易于加工；本发明天平的轴向尺寸较小，减小了该天平的热结构变形；所述天平元件与所述天平外轮圈分别进行整体加工，再组装到一起，增强了本发明天平的刚度；并能够安装于试验模型内部，对试验干扰较小；本发明天平能够直接测量飞机螺旋桨上的推力与扭矩，大大简化了飞机-发动机-螺旋桨匹配风洞试验的程序和提高试验结果的精准度。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平，该天平应用于某型飞机全尺寸大功率飞机-发动机-螺旋桨匹配风洞试验中飞机螺旋桨推力与扭矩的高精度测量，属于测量设备技术领域。
背景技术
随着飞机应用范围的扩展，对飞机发动机性能的要求也越来越高，而螺旋桨所特有的低油耗等特点又满足了低速飞机本身对动力系统的要求。所以，准确测量螺旋桨上的推力和扭矩对发动机与螺旋桨的合理匹配及其选型和飞机设计有着十分重要意义。
飞机-发动机-螺旋桨匹配风洞试验中，传统测量飞机螺旋桨上推力与扭矩的方法是一种间接的测量方法。飞机模型安装在框式六分量天平上，通过分别测量作用在飞机模型和飞机带螺旋桨动力模型上的空气动力和力矩，利用数据处理方法间接的得出螺旋桨上的推力和扭距。这种方法忽略了螺旋桨对飞机机体的干扰，而且在数据处理过程中又存在大量减大量的误差，所以一般难以准确地求出飞机螺旋桨上的推力与扭矩。
飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平设计时，除了要求有足够的精度外，还要要求有足够的刚度，另外，还要求尺寸小、结构简单与易于加工。因此需要飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平在结构上创新。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够直接测量螺旋桨上的推力与扭矩天平，尤其是针对某型飞机全尺寸大功率飞机-发动机-螺旋桨匹配风洞试验进行飞机螺旋桨上的推力与扭矩的高精度测量。
本发明的飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平为轮辐式结构，并采用应变式，其包括天平元件、天平外轮圈、定位销和螺钉。所述天平外轮圈上均匀地分布有多个凹槽，在所述天平外轮圈的每个所述凹槽中都安装有所述天平元件。
优选所述天平元件包括三个框式天平元件，它们的外形尺寸相同，所述天平外轮圈上均匀地分布有三个与所述框式天平元件相匹配的凹槽，所述框式天平元件以所述定位销进行定位，并通过所述螺钉安装于所述凹槽中。
优选所述框式天平元件为整体结构，其包括自由端、扭矩弹性梁、连接件、两个推力弹性梁、固定端、应变片，两个所述推力弹性梁外形尺寸相同，并关于所述扭矩弹性梁对称地安装于同一平面上，所述扭矩弹性梁垂直于所述平面。
发明效果
(1)本发明天平结构简单，易于加工。
(2)本发明采用多个框式天平元件组合，能够以尺寸较小的框式天平元件满足大推力和大扭矩的测量要求。同时因为本发明天平的轴向尺寸较小，减小了该天平的热结构变形，从而能够使测量更精确。
(3)本发明采用多个框式天平元件与天平外轮圈分别进行整体加工，再组装到一起的方式，增强了本发明天平的刚度；
(4)本发明天平通过改变推力弹性梁14、推力弹性梁15和扭矩弹性梁12的尺寸，能够满足飞机螺旋桨上大推力载荷与大扭矩载荷作用的要求，且节约了空间尺寸，位于试验模型内部，对试验干扰较小。
(5)本发明天平能够直接测量飞机螺旋桨上的推力与扭矩，大大简化了飞机-发动机-螺旋桨匹配风洞试验的程序和提高试验结果的精准度。
附图说明
图1为飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平的结构示意图；
图2为飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平的主视图；
图3为图2A-A方向剖视图；
图4(1)、(2)、(3)、(4)为框式天平元件的结构示意图；
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明实施方式进行说明。
如图1、2、3所示，本发明的天平采用轮辐式结构，包括天平元件、天平外轮圈2、定位销3和螺钉4，优选所述天平元件包括三个框式天平元件1(不限于三个，可根据发动机前端外环上安装减震器的数量进行调整)，它们的外形尺寸相同，所述天平外轮圈上均匀地分布有三个与所述框式天平元件相匹配的凹槽22，所述框式天平元件以所述定位销3进行定位，并通过所述螺钉4安装于所述凹槽22中。
所述的天平外轮圈2上有六个沉孔21，与由槽钢焊接组合成的飞机模型框架固连，飞机模型框架通过螺钉和胶粘的方式与飞机外蒙皮固连，通过基地主支杆和基地尾支杆支撑在风洞中，这样本发明天平与发动机就通过基地主支杆和基地尾支杆支撑在风洞中。
如图4所示，所述的框式天平元件1是利用电火花或线切割加工出的整体框式天平元件，包括自由端11、扭矩弹性梁12、连接件13、推力弹性梁14、推力弹性梁15、固定端16、应变片17和应变片18。
自由端11上有通孔，与均匀分布在发动机前端外环上的三个减震器采用螺栓连接，发动机后端输出轴安置桨毂、螺旋桨和桨帽。
扭矩弹性梁12一端与自由端11连接，另一端通过连接件13，与推力弹性梁14上端和推力弹性梁15下端相连，扭矩弹性梁12沿所述的天平外轮圈2周向尺寸小于径向尺寸，扭矩弹性梁12的两端中间位置上、下表面贴有应变片18。
推力弹性梁14和推力弹性梁15外形尺寸相同，关于扭矩弹性梁12上下两侧对称，且所述推力弹性梁14和所述推力弹性梁15平行且在同一平面上，它们分别与所述扭矩弹性梁12相垂直；推力弹性梁14和推力弹性梁15沿本发明天平的轴向尺寸小于径向尺寸。所述轴向是指沿着天平外轮圈2的中心轴的方向。径向是指天平外轮圈2的直径方向。
固定端16的上下两侧分别向外伸出一矩形台阶，分别与推力弹性梁14的下端和推力弹性梁15的上端相连，推力弹性梁14的下端和推力弹性梁15的上端中间位置前、后表面贴有应变片17；固定端16的底端有两个销孔和四个螺纹孔；固定端16与连接件13的底端之间有缝隙。
本发明天平采用应变电测技术，所述的框式天平元件1上的推力弹性梁14、推力弹性梁15和扭矩弹性梁12在发动机推力和扭矩的作用下产生变形，经过应变片17、应变片18和测量电桥转换为电信号输出，通过校准公式即可计算出飞机螺旋桨上的推力与扭矩。
本发明天平能够直接测量飞机螺旋桨上的推力与扭矩，尤其是实现了某型飞机全尺寸大功率飞机-发动机-螺旋桨匹配风洞试验飞机螺旋桨上的推力与扭矩的高精度测量。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说，在权利要求书所记载的范畴内，显而易见地能够想到各种变更例或者修正例，当然也属于本发明的技术范畴。
Claims (3)
1.一种飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平，其特征在于：所述飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平为轮辐式结构，并采用应变式，其包括天平元件、天平外轮圈、定位销和螺钉。所述天平外轮圈上均匀地分布有多个凹槽，在所述天平外轮圈的每个所述凹槽中都安装有所述天平元件。
2.根据权利要求1所述的飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平，其特征在于：所述天平元件包括三个框式天平元件，它们的外形尺寸相同，所述天平外轮圈上均匀地分布有三个与所述框式天平元件相匹配的凹槽，所述框式天平元件以所述定位销进行定位，并通过所述螺钉安装于所述凹槽中。
3.根据权利要求2所述的飞机螺旋桨推力与扭矩测量天平，其特征在于：所述框式天平元件为整体结构，其包括自由端、扭矩弹性梁、连接件、两个推力弹性梁、固定端、应变片，两个所述推力弹性梁外形尺寸相同，并关于所述扭矩弹性梁对称地安装于同一平面上，所述扭矩弹性梁垂直于所述平面。
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