CN107367369B - 一种高温天平 - Google Patents

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Abstract

本发明属于风洞气动力试验设备领域，具体涉及一种高温风洞天平。本发明的天平支杆的平直段尾部设有用于粘贴敏感元件的四方形的力敏梁结构，保护套通过螺纹连接在天平支杆套在力敏梁的外面，保护粘贴在力敏梁上的敏感元件不受到气流的作用。高温天平通过敏感元件测量力敏梁的变形，从而测量作用在模型表面的气动力。

Description

一种高温天平
技术领域
本发明属于空气动力试验技术领域，涉及一种高温天平，用于模型壁面温度较高的情况下作用在模型上的气动力的测量。
背景技术
在空气动力学试验中，采用天平来测量作用在试验模型上的气动力。在脉冲型风洞中，一般使用冷壁模型测量作用在模型壁面上的气动力，但真实飞行器在飞行时，飞行器表面的温度在高速气流的作用下迅速升高，为了测量模型壁面的温度对气动力测量结果的影响，需要对模型进行预加热。当对模型加热时，采用内式天平的时候，天平的敏感元件将置于模型的温度场之内，在温度效应下，将影响气动力测量结果。
为了解决好天平温度效应的难题，一般有两种方案，一种是对天平采取防热措施，使天平的敏感元件在正常的温度范围内工作，保证天平测量的精度与准度；二是对天平进行温度补偿，一般采用水冷天平进行测量。
绝热式天平采取在天平与模型之间设置绝热衬套，将天平元件与环境温度尽量隔绝起来，使天平的敏感元件在温度场相对稳定的正常温度范围内工作。这种天平具有结构简单，使用维护方便等优点。但是只能用于温度不太高、温差不太大等场合。
水冷式天平是在天平的内部通以冷却水，对天平元件进行冷却，优点是冷却效果好，缺点是结构复杂、尺寸大，水压对测量有影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温天平，用来在脉冲风洞中测量模型预加热情况下作用在模型上的气动力。本发明的高温天平采用将敏感元件远离试验模型温度场的方案，可降低模型的温度效应对测量结果造成的影响。
为了达到上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明的高温天平包括天平支杆和保护套；
天平支杆，为整体杆状结构，前端通过锥段配合，螺纹压紧的方式连接在试验模型上，后端通过双头螺母连接的方式连接在支撑机构上，在天平支杆平直段尾部设有用于粘贴敏感元件的横截面为四方形的力敏梁，在力敏梁后面设有螺纹，保护套通过螺纹连接在天平支杆上，保护敏感元件和信号线不受试验气流作用，在天平支杆尾端的锥段上设有标记槽，可用来确定天平的测量方向。
保护套通过螺纹连接在天平支杆上，套在力敏梁的外面，保护敏感元件不受到气流的作用，保护套的材料采用与天平支杆相同的材料制成。
敏感元件，粘贴在天平支杆的力敏梁上，用于测量力敏梁的变形，从而测量作用在模型表面的气动力。
敏感元件可采用压电陶瓷、压电晶体以及半导体应变片，根据天平的使用要求进行选择。
本发明的有益效果是：
1.本发明中的高温天平，采用常规杆式天平的结构，天平的结构简单，尺寸合理；
2.本发明中的高温天平，采用力敏梁后置的方案，降低了模型温度对气动力测量结果的影响；
3.本发明中的高温天平，采用保护套将敏感元件与试验气流隔离，一方面降低了试验气流对天平敏感元件的影响，另外一个方面对天平的外形结构进行了优化，降低了天平结构对试验测量的影响。
附图说明
图1为本发明的高温天平的结构示意图；
图2为本发明中的天平支杆的立体结构示意图；
图3为本发明中的保护套的立体结构示意图；
图中，1.天平支杆，2.保护套，3.力敏梁，4.敏感元件，5.标记槽。
具体实施方案
下面结合附图，对本发明的技术方案进行更为详细的介绍。
图1为本发明的高温天平的立体结构示意图，天平支杆1为一个整体杆状结构，前端通过锥段与试验模型配合，螺纹压紧的方式连接在试验模型上，后端通过双头螺母连接的方式连接在支撑机构上，在天平支杆1平直段尾部设有用于粘贴敏感元件4的四方形的力敏梁3，在力敏梁3后面设有螺纹，保护套2通过螺纹连接在天平支杆1上，保护敏感元件4不受试验气流作用。在天平支杆1上设有标记天平测量方向的标记槽5，方便确定天平的测量方向。天平支杆1的材料满足强度高，刚度好，温度传到系数小的要求。
保护套2通过螺纹连接在天平支杆1上，套在力敏梁3的外面，保护敏感元件4不受到气流的作用，保护套2采用与天平支杆1相同的材料制成。
敏感元件4，粘贴在天平支杆1的力敏梁3上，用于测量力敏梁3的变形，从而测量作用在模型表面的气动力。敏感元件4根据使用需要可选择压电陶瓷片，压电晶体片或者半导体应变片。

Claims (3)

1.一种高温天平，其特征在于，所述的天平包括：
天平支杆（1），为整体杆状结构，在天平支杆（1）平直段尾部设有用于粘贴敏感元件（4）的四方形的力敏梁（3）结构，在力敏梁（3）后面设有螺纹，保护套（2）通过螺纹连接在天平支杆（1）上,在天平支杆（1）尾端的锥段上设有标记槽（5）；
保护套（2）通过螺纹连接在天平支杆（1）上，套在力敏梁（3）的外面，保护敏感元件（4）不受到气流的作用；
敏感元件（4），粘贴在天平支杆（1）的力敏梁（3）上，用于测量力敏梁（3）的变形，从而测量作用在模型表面的气动力。
2.根据权利要求1所述的高温天平，其特征在于：所述敏感元件（4）采用压电陶瓷、压电晶体以及半导体应变片中的一种。
3.根据权利要求1所述的高温天平，其特征在于：所述保护套（2）采用与天平支杆（1）相同的材料制成。
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