CN108760230B - 一种风洞试验模型的安装装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风洞试验模型的安装装置及安装方法，包括：带孔工作台，其两端可拆卸连接有支杆支撑夹具；支杆，其两端通过支杆支撑夹具固定在带孔工作台上；天平，其通过楔子拉紧方式与支杆连接；测力模型，其包括测力模型前端和测力模型后端；测力模型后端通过拉紧螺杆与天平连接；稳压电源，其设置在带孔工作台上，天平的滚转力矩元件的供电端与稳压电源连接并供电；数显外用表，其设置在带孔工作台上，天平的信号端与数显外用表相连；倾角仪，其可拆卸连接在支杆或测力模型上以测定支杆或测力模型的姿态滚转角。本发明在确保天平滚转力矩不超过设计载荷的情况下实现了测力模型与天平的定位和拉紧，简易地实现测力模型与天平准确安装。

Description

一种风洞试验模型的安装装置及安装方法

技术领域

本发明属于航空航天试验技术领域，具体涉及一种风洞试验模型的安装装置及安装方法，其操作简单，安装过程中天平所受滚转力矩可控，实现试验模型的准确安装。

背景技术

随着我国航天技术的发展，航天飞行器的气动力测量精准度要求越来越高。在高超声速测力试验中，模型与天平之间的安装误差是气动力测量误差的重要误差源之一，因此减小模型与天平的安装误差十分重要。根据测力试验流程，先开展天平校准，得到天平的工作公式以及支杆的姿态角(滚转角)，然后将模型安装在天平上，保证模型姿态滚转方向水平。在安装过程中，除了保证模型姿态要求外，还要确保在模型与天平拉紧时，天平所受的滚转力矩不超设计载荷。因此，为确保模型安装的准确性和天平的安全性，需要一种可靠的简易模型安装装置，能够实现模型姿态的调整和固定，同时保证天平所受的滚转力矩可控。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种风洞试验模型的安装装置，包括：

带孔工作台，其两端可拆卸连接有支杆支撑夹具；

支杆，其两端通过支杆支撑夹具固定在带孔工作台上；

天平，其通过楔子拉紧方式与支杆的一端连接；

测力模型，其包括可拆卸连接的测力模型前端和测力模型后端；所述测力模型后端通过拉紧螺杆与天平连接；

稳压电源，其设置在带孔工作台上，所述天平的滚转力矩元件的供电端与稳压电源连接并供电；

用于显示天平滚转力矩元件的输出的数显外用表，其设置在带孔工作台上，所述天平的信号端与数显外用表相连；

倾角仪，其可拆卸连接在支杆或测力模型上以测定支杆或测力模型的姿态滚转角。

优选的是，所述支杆支撑夹具与带孔工作台的可拆卸连接方式为螺杆连接。

优选的是，所述支杆支撑夹具包括：支杆支撑座，其为“工”字形结构，所述支杆支撑座的顶部通过第一螺杆连接有支杆压板，所述支杆支撑座的顶部和支杆压板上均设置有用于固定支杆尾锥部的曲面；所述支杆支撑座的底部通过第二螺杆连接有支杆底板，所述支杆支撑座的底部设置有“V”形面；所述支杆底板与“V”形面形成用于固定支杆等直径段的固定结构；所述带孔工作台的两端的支杆支撑夹具结构相同，但放置位置相反。

优选的是，所述测力模型前端和测力模型后端的可拆卸连接方式为螺纹连接。

优选的是，所述测力模型后端与天平通过拉紧螺杆连接的方式为：所述测力模型后端内设置有天平紧固台，所述天平紧固台上设置有天平固定孔，所述天平的端部设置有螺纹孔；所述天平穿过天平固定孔，并通过拉紧螺杆与螺纹孔的匹配连接将天平固定在天平紧固台上；所述拉紧螺杆与天平紧固台之间设置有垫片。

优选的是，所述拉紧螺杆为内六角圆柱头螺杆。

本发明还提供一种安装上述的风洞试验模型的安装装置的方法，包括以下步骤：

步骤一、对天平进行校准，在天平校准过程中，天平与支杆已通过键定位和楔子拉紧连接，倾角仪连接在支杆上，支杆的姿态滚转角γ由倾角仪得到，通过天平校准，得到天平滚转力矩Mx的设计载荷对应的输出ΔUMx；

步骤二、将支杆安装到带孔平台上，通过支杆支撑夹具将支杆尾锥部和支杆等直径段固定，同时保证此时支杆上倾角仪显示的滚转角与步骤一中支杆滚转角相等；

步骤三、将测力模型后段安装在天平上，将倾角仪放置于测力模型的基准平台上，将天平滚转力矩Mx分量的供电端和信号端分别连接到稳压电源和数字万用表上，记下此时天平滚转力矩的输出UMx，通过顺时针拧紧拉紧螺杆，同时用手紧握测力模型后段逆时针用力，将测力模型后段与天平紧固连接；观察倾角仪显示的滚转角γ，确保滚转角γ控制在3’以内；观察数字万用表显示的滚转力矩信号，确保输出控制在(UMx-ΔUMx,UMx+ΔUMx)以内；

步骤四、将测力模型前段与测力模型后段连接，即实现了测力模型与天平的安装。

本发明至少包括以下有益效果：(1)本发明通过带支杆支撑夹具的安装平台，可实现支杆的安装姿态在测力模型安装时和天平校准时相同；(2)在安装过程中，测力模型与天平连接紧固时，通过扳手顺时针拧紧螺杆，同时用手紧握测力模型后段逆时针用力的方法可有效控制天平所受的滚转力矩；(3)通过带数字万用表和倾角仪显示的安装平台，能保证安装后模型姿态水平，同时确保安装时天平滚转力矩不超过设计载荷；(4)本发明在确保天平滚转力矩不超过设计载荷的情况下实现了测力模型与天平的定位和拉紧，简易地实现测力模型与天平准确安装。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明所述风洞试验模型的安装装置的结构示意图；

图2为本发明测力模型与天平连接结构的剖视图；

图3为本发明所述支杆支撑夹具的结构示意图；

图4为本发明所述支杆的结构示意图；

图5为本发明天平校准时的支杆姿态结构示意图；

图6为本发明支杆安装时的结构示意图；

图7为本发明测力模型安装时的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1～4示出了本发明的一种风洞试验模型的安装装置，包括：

带孔工作台4，其两端可拆卸连接有支杆支撑夹具6；

支杆3，其两端通过支杆支撑夹具6固定在带孔工作台4上；

天平2，其通过楔子15拉紧方式与支杆3的一端连接；

测力模型1，其包括可拆卸连接的测力模型前端11和测力模型后端12；所述测力模型后端12通过拉紧螺杆13与天平2连接；

稳压电源7，其设置在带孔工作台4上，所述天平2的滚转力矩元件的供电端与稳压电源7连接并供电；

用于显示天平滚转力矩元件的输出的数显外用表8，其设置在带孔工作台4上，所述天平2的信号端与数显外用表8相连；倾角仪5，其可拆卸连接在支杆3或测力模型1上以测定支杆3或测力模型1的姿态滚转角；

在模型安装过程中，用扳手拧紧拉紧螺杆，同时观察数显万用表显示的滚转力矩元件的输出，在保证滚转力矩输出不超过设计载荷输出的情况下，实现测力模型与天平的拉紧固连；

在上述技术方案中，所述支杆支撑夹具6与带孔工作台4的可拆卸连接方式为螺杆连接，采用这种方式，方便支杆支撑夹具6的拆卸安装。

在上述技术方案中，如图3所示，所述支杆支撑夹具包括：支杆支撑座62，其为“工”字形结构，所述支杆支撑座62的顶部通过第一螺杆64连接有支杆压板61，所述支杆支撑座62的顶部和支杆压板61上均设置有用于固定支杆尾锥部32的曲面66；所述支杆支撑座62的顶部和支杆压板61上的曲面66形成用于固定支杆尾锥部的固定结构；所述支杆支撑座62的底部通过第二螺杆65连接有支杆底板63，所述支杆支撑座62的底部设置有“V”形面67；所述支杆底板63与“V”形面67形成用于固定支杆等直径段31的固定结构；所述带孔工作台4的两端的支杆支撑夹具6结构相同，但放置位置相反，即用于固定支杆尾锥部的支杆支撑夹具的支杆底板与带孔工作台通过第二螺杆连接；用于固定支杆等直径段的支杆支撑夹具的支杆压板与带孔工作台通过第一螺杆连接；其中，支杆支撑座和支杆压板、支杆支撑座和支杆底板之间的距离可以通过第一螺杆和第二螺杆调节，确保支杆在支杆支撑夹具的安装姿态可调节到与天平校准时相同。

在上述技术方案中，所述测力模型前端和测力模型后端的可拆卸连接方式为螺纹连接，采用这种方式，方便拆卸安装。

在上述技术方案中，如图2所示，所述测力模型后端12与天平通过拉紧螺杆13连接的方式为：所述测力模型后端12内设置有天平紧固台121，所述天平紧固台121上设置有天平固定孔，所述天平的端部设置有螺纹孔；所述天平穿过天平固定孔，并通过拉紧螺杆13与螺纹孔的匹配连接将天平固定在天平紧固台121上；所述拉紧螺杆13与天平紧固台121之间设置有垫片14。

在上述技术方案中，所述拉紧螺杆13为内六角圆柱头螺杆，采用这种方式，在测力模型与天平安装的过程中，通过内六角扳手顺时针拧紧拉紧螺杆，同时用手紧握测力模型后段逆时针用力，将测力模型后段与天平紧固连接。

本发明的一种安装上述的风洞试验模型的安装装置的方法，包括以下步骤：

步骤一、对天平进行校准，在天平校准过程中，如图5所示，天平2与支杆3已通过键定位和楔子15拉紧连接，倾角仪5连接在支杆3上，支杆3的姿态滚转角γ由倾角仪5得到，通过天平校准，得到天平滚转力矩Mx的设计载荷对应的输出ΔUMx；

步骤二、如图6所示，将支杆3安装到带孔平台4上，通过支杆支撑夹具6将支杆尾锥部32和支杆等直径段31固定，同时保证此时支杆3上倾角仪5显示的滚转角与步骤一中支杆滚转角相等；

步骤三、如图7所示，将测力模型后段12安装在天平2上，将倾角仪5放置于测力模型1的基准平台上，将天平滚转力矩Mx分量的供电端和信号端分别连接到稳压电源7和数字万用表8上，记下此时天平滚转力矩的输出UMx，通过内六角扳手31顺时针拧紧拉紧螺杆13，同时用手紧握测力模型后段12逆时针用力，将测力模型后段12与天平2紧固连接；观察倾角仪5显示的滚转角γ，确保滚转角γ控制在3’以内；观察数字万用表8显示的滚转力矩信号，确保输出控制在(UMx-ΔUMx,UMx+ΔUMx)以内；

步骤四、将测力模型前段11与测力模型后段12连接，即实现了测力模型1与天平2的安装。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种风洞试验模型的安装装置，其特征在于，包括：

带孔工作台，其两端可拆卸连接有支杆支撑夹具；

支杆，其两端通过支杆支撑夹具固定在带孔工作台上；

天平，其通过楔子拉紧方式与支杆的一端连接；

测力模型，其包括可拆卸连接的测力模型前端和测力模型后端；所述测力模型后端通过拉紧螺杆与天平连接；

稳压电源，其设置在带孔工作台上，所述天平的滚转力矩元件的供电端与稳压电源连接并供电；

用于显示天平滚转力矩元件的输出的数显外用表，其设置在带孔工作台上，所述天平的信号端与数显外用表相连；

倾角仪，其可拆卸连接在支杆或测力模型上以测定支杆或测力模型的姿态滚转角；

所述支杆支撑夹具与带孔工作台的可拆卸连接方式为螺杆连接；

所述支杆支撑夹具包括：支杆支撑座，其为“工”字形结构，所述支杆支撑座的顶部通过第一螺杆连接有支杆压板，所述支杆支撑座的顶部和支杆压板上均设置有用于固定支杆尾锥部的曲面；所述支杆支撑座的底部通过第二螺杆连接有支杆底板，所述支杆支撑座的底部设置有“V”形面；所述支杆底板与“V”形面形成用于固定支杆等直径段的固定结构；所述带孔工作台的两端的支杆支撑夹具结构相同，但放置位置相反。

2.如权利要求1所述的风洞试验模型的安装装置，其特征在于，所述测力模型前端和测力模型后端的可拆卸连接方式为螺纹连接。

3.如权利要求1所述的风洞试验模型的安装装置，其特征在于，所述测力模型后端与天平通过拉紧螺杆连接的方式为：所述测力模型后端内设置有天平紧固台，所述天平紧固台上设置有天平固定孔，所述天平的端部设置有螺纹孔；所述天平穿过天平固定孔，并通过拉紧螺杆与螺纹孔的匹配连接将天平固定在天平紧固台上；所述拉紧螺杆与天平紧固台之间设置有垫片。

4.如权利要求1所述的风洞试验模型的安装装置，其特征在于，所述拉紧螺杆为内六角圆柱头螺杆。

5.一种安装如权利要求1~4任一项所述的风洞试验模型的安装装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对天平进行校准，在天平校准过程中，天平与支杆已通过键定位和楔子拉紧连接，倾角仪连接在支杆上，支杆的姿态滚转角γ由倾角仪得到，通过天平校准，得到天平滚转力矩Mx的设计载荷对应的输出ΔUMx；

步骤二、将支杆安装到带孔平台上，通过支杆支撑夹具将支杆尾锥部和支杆等直径段固定，同时保证此时支杆上倾角仪显示的滚转角与步骤一中支杆滚转角相等；

步骤三、将测力模型后段安装在天平上，将倾角仪放置于测力模型的基准平台上，将天平滚转力矩Mx分量的供电端和信号端分别连接到稳压电源和数字万用表上，记下此时天平滚转力矩的输出UMx，通过顺时针拧紧拉紧螺杆，同时用手紧握测力模型后段逆时针用力，将测力模型后段与天平紧固连接；观察倾角仪显示的滚转角γ，确保滚转角γ控制在3’以内；观察数字万用表显示的滚转力矩信号，确保输出控制在(UMx-ΔUMx, UMx+ΔUMx)以内；

步骤四、将测力模型前段与测力模型后段连接，即实现了测力模型与天平的安装。