CN108398230A - 一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，包括固定端、Z向组合元件、X向元件、Y向和滚转组合元件和模型连接端；固定端和模型连接端分别与模型本体和被测部件固定连接；固定端、Z向组合元件、X向元件、Y向和滚转组合元件、模型连接端依次连接，Z向组合元件用于测量被测部件的侧向力Z和偏航力矩My；X向元件用于测量被测部件的阻力X；Y向和滚转组合元件用于测量被测部件的升力Y、俯仰力矩Mz)滚转力矩Mx。本发明通过采用片式外形，串联结构布局，有效的减少了各分量之间的耦合，克服了飞行器部件测力测量精度不足的缺点，提高了风洞在飞行器部件测力方面的试验能力。

Description

一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平
技术领域
本发明涉及一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，尤其适用于飞机舱门、鸭翼和翼梢小翼等部件的特种测力试验，属于分量天平技术领域。
背景技术
在飞行器的风洞试验中，各个部件的测力试验是部件强度校核和驱动部件选型的必要试验。例如飞机舱门的风洞试验测量的是飞机舱门打开过程中所承受的气动力，并以此为根据来校核舱门开闭机构的强度和结构稳定性，同时对驱动部件进行选型。通常情况下，此类部件会受到六个分量的空间力系的作用。以前的习惯是选取关建量进行检测，这样的做法会造成各分量之间的干扰过大，影响测量精度。随着航空技术的快速发展，飞行器部件测力的要求也越来越高，传统的2分量和3分量天平已经不能满足风洞试验的要求。目前，各风洞试验单位均研制了应用于飞行器部件测力的多分量天平。
通常情况下，飞行器部件测力天平安装空间受限导致天平尺寸较小，同时天平各分量之间的载荷相差较大，难以匹配天平载荷，设计六分量天平的难度较大。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，通过采用片式外形，串联结构布局，有效的减少了各分量之间的耦合，克服了飞行器部件测力测量精度不足的缺点，提高了风洞在飞行器部件测力方面的试验能力。
本发明的技术解决方案是：
一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，包括固定端、Z向组合元件、X向元件、Y向和滚转组合元件和模型连接端；固定端和模型连接端分别与模型本体和被测部件固定连接；固定端、Z向组合元件、X向元件、Y向和滚转组合元件、模型连接端依次连接，Z向组合元件用于测量被测部件的侧向力Z和偏航力矩My；X向元件用于测量被测部件的阻力X；Y向和滚转组合元件用于测量被测部件的升力Y、俯仰力矩Mz)滚转力矩Mx。
在上述的一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平中，所述Z向组合元件包括一个测量梁和八片支撑片，测量梁两侧分别设有四片支撑片，测量梁用于测量被测部件的侧向力Z，最外侧的两片支撑片用于测量被测部件的偏航力矩My。
在上述的一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平中，所述X向元件包括一个测量板和四个支撑板；测量板两侧分别正交设有两个支撑板；测量板用于测量被测部件的阻力X。
在上述的一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平中，所述Y向和滚转组合元件包括四片外测试梁和四片内测试梁，八片测试梁等间隔分布形成矩形阵列；两端的四片外测试梁用于测量被测部件的滚转力矩Mx，中间的四片内测试梁用于测量被测部件的升力Y和俯仰力矩Mz。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
【1】本发明的设计载荷及其外形尺寸符合飞行器舱门、鸭翼和翼梢小翼的安装要求，有效确保了小载荷分量与大载荷分量匹配，提高了部件测力各个分量的测量精度。
【2】本发明整体结构紧凑，适用于多种工作环境，使用寿命相对较长，在复杂工况下依然能够良好运转，具有适用范围广的特点，具备良好的市场应用前景。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明主视图
图2为本发明俯视图
图3为A-A向剖视图
图4为B-B向剖视图
图5为C-C向剖视图
具体实施方式
为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1～5所示，一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，包括固定端1、Z向组合元件2、X向元件3、Y向和滚转组合元件4和模型连接端5；固定端1和模型连接端5分别与模型本体和被测部件固定连接；固定端1、Z向组合元件2、X向元件3、Y向和滚转组合元件4、模型连接端5依次连接，Z向组合元件2用于测量被测部件的侧向力Z和偏航力矩My；X向元件3用于测量被测部件的阻力X；Y向和滚转组合元件4用于测量被测部件的升力Y、俯仰力矩Mz)滚转力矩Mx。
优选的，Z向组合元件2包括一个测量梁21和八片支撑片22，测量梁21两侧分别设有四片支撑片22，测量梁21用于测量被测部件的侧向力Z，最外侧的两片支撑片22用于测量被测部件的偏航力矩My。
优选的，X向元件3包括一个测量板31和四个支撑板32；测量板31两侧分别正交设有两个支撑板32；测量板31用于测量被测部件的阻力X。
优选的，Y向和滚转组合元件4包括四片外测试梁41和四片内测试梁42，八片测试梁41等间隔分布形成矩形阵列；两端的四片外测试梁41用于测量被测部件的滚转力矩Mx，中间的四片内测试梁42用于测量被测部件的升力Y和俯仰力矩Mz。
优选的，测量板31的厚度范围设为0.3～0.5mm。
实施例：
Z向组合元件2负责测量侧向力(Z)和偏航力矩(My)，X向元件3负责测量阻力X，Y向和滚转组合元件4负责测量升力Y、俯仰力矩Mz和滚转力矩Mx；固定端1通过螺钉与模型主体固定，模型连接端5通过螺钉与被测部件固定。
X向元件3包括八片支撑片22和两个测量梁21，四片支撑片22和一个测量梁21为一组，两组关于XY平面对称，每个测量梁21的两边各两片支撑片22，支撑片22需要保证足够的Y向刚度以减少其他分量对阻力的干扰，还需要保证X向的柔度以保证阻力的传递效率。
Z向组合元件2包括测量梁21和支撑片22，八片支撑片22以四个为一组，两组支撑片22和测量梁21关于XY平面对称，支撑片22需要保证足够的Y向刚度以减少其他分量对被测量的干扰，还需要保证Z向的柔度以保证侧向力的传递效率。中间的测量梁21用来测量侧向力，最外侧的两片支撑片22测量偏航力矩，兼有支撑片和测量梁的功能。
Y向和滚转组合元件4采用八片梁结构，各梁截面相同，采用上下(Y向)两排分布，上下各四片，关于XZ平面对称，左右关于XY平面对称。中间的四片梁42测量升力和俯仰力矩，两侧的四片梁41测量滚转力矩。
本发明的工作原理是：
通过测量梁的应变引起粘贴在测量梁上的应变片的变形，从而引起应变片阻值的变化进而改变天平的输出电压。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (4)

1.一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，其特征在于：包括固定端(1)、Z向组合元件(2)、X向元件(3)、Y向和滚转组合元件(4)和模型连接端(5)；固定端(1)和模型连接端(5)分别与模型本体和被测部件固定连接；固定端(1)、Z向组合元件(2)、X向元件(3)、Y向和滚转组合元件(4)、模型连接端(5)依次连接，Z向组合元件(2)用于测量被测部件的侧向力Z和偏航力矩My；X向元件(3)用于测量被测部件的阻力X；Y向和滚转组合元件(4)用于测量被测部件的升力Y、俯仰力矩Mz)滚转力矩Mx。
2.根据权利要求1所述的一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，其特征在于：所述Z向组合元件(2)包括一个测量梁(21)和八片支撑片(22)，测量梁(21)两侧分别设有四片支撑片(22)，测量梁(21)用于测量被测部件的侧向力Z，最外侧的两片支撑片(22)用于测量被测部件的偏航力矩My。
3.根据权利要求1所述的一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，其特征在于：所述X向元件(3)包括一个测量板(31)和四个支撑板(32)；测量板(31)两侧分别正交设有两个支撑板(32)；测量板(31)用于测量被测部件的阻力X。
4.根据权利要求1所述的一种应用于飞行器部件测力的片式六分量天平，其特征在于：所述Y向和滚转组合元件(4)包括四片外测试梁(41)和四片内测试梁(42)，八片测试梁(41)等间隔分布形成矩形阵列；两端的四片外测试梁(41)用于测量被测部件的滚转力矩Mx，中间的四片内测试梁(42)用于测量被测部件的升力Y和俯仰力矩Mz。
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