CN109387350A - 一种内式同轴波纹管天平系统 - Google Patents

一种内式同轴波纹管天平系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109387350A
CN109387350A CN201811485706.6A CN201811485706A CN109387350A CN 109387350 A CN109387350 A CN 109387350A CN 201811485706 A CN201811485706 A CN 201811485706A CN 109387350 A CN109387350 A CN 109387350A
Authority
CN
China
Prior art keywords
supply pipe
air supply
measurement
fixing end
end air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811485706.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109387350B (zh
Inventor
郭大鹏
曹永飞
邓祥东
季军
李鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Original Assignee
AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute filed Critical AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Priority to CN201811485706.6A priority Critical patent/CN109387350B/zh
Publication of CN109387350A publication Critical patent/CN109387350A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109387350B publication Critical patent/CN109387350B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
    • G01M9/062—Wind tunnel balances; Holding devices combined with measuring arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种内式同轴波纹管天平系统，包括盒式天平，所述盒式天平包括测量端、固定端和消扰梁，所述测量端上设置有出气孔，所述固定端上设置有进气孔，还包括波纹管组件，所述波纹管组件包括固定端供气管、测量端供气管、第一弹性元件、第二弹性元件、筒体和整流锥，测量端供气管的出气口与出气孔固定连接，固定端供气管具有进气口的一端与进气孔固定连接，固定端供气管的另一端位于测量端供气管内，所述固定端供气管位于测量端供气管内的一端左右两侧开有出气口，每个出气口处设置有环向喷嘴，本发明减小或消除了高压供气管路中压力、冲量、位移、温度对天平测量的影响，实现了同时进行高压供气和高精度测量模型气动力。

Description

一种内式同轴波纹管天平系统
技术领域
本发明涉及飞行器模型喷流试验领域，具体为一种内式同轴波纹管天平系统。
背景技术
飞行器研制阶段需要进行动力模拟相关的地面或风洞试验。这些试验中都要采用高压空气产生喷流模拟飞行器推力，而该被模拟的推力有需要被测量出来，因此，涉及到一种既要实现高压供气又要精确测量气动力的天平系统。然而，该高压管路会对天平产生额外的严重影响，致使推力测量失败，必须使气源管路与被测量模型上的气路相隔离，但又必须保证高压供气。因此，采用合理的波纹管实现高压气源供气时的气动力高精度测量，对飞行器模型动力模拟风洞实验和航空发动机喷管研制具有重要意义。
该领域中现有的发明有的是只针对波纹管与天平平行布置，而未见波纹管与天平呈内外布置的形式。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种内式同轴波纹管天平系统，将波纹管融合到盒式天平内部以实现干扰量的消除或减小，此外，波纹管位于天平内部减小了波纹管中心与天平校心的距离，从而大大减小了波纹管对天平的影响。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种内式同轴波纹管天平系统，包括盒式天平，所述盒式天平包括测量端、固定端和消扰梁，所述测量端上设置有出气孔，所述固定端上设置有进气孔，还包括波纹管组件，所述波纹管组件包括固定端供气管、测量端供气管、第一弹性元件、第二弹性元件、筒体和整流锥，测量端供气管的出气口与出气孔固定连接，固定端供气管具有进气口的一端与进气孔固定连接，固定端供气管的另一端位于测量端供气管内，所述固定端供气管位于测量端供气管内的一端左右两侧开有出气口，每个出气口处设置有环向喷嘴，气体进入固定端供气管经两个环向喷嘴分流，并汇集至测量端供气管内，实现了由天平的固定端向天平的测量端的气体供气。
优选的，所述环向喷嘴上方设置有整流锥，整流锥套设在固定端供气管位于测量端供气管内一端的端部，整流锥非锥形面一端的截面与第二弹性元件的受气端连接，第二弹性元件的供气端与固定端供气管的管体表面连接。
优选的，所述环向喷嘴下方设置有筒体，所述筒体套设在固定端供气管外部，筒体一端的截面与第一弹性元件的受气端连接，第一弹性元件的供气端与固定端供气管的管体表面连接，筒体另一端的截面与测量端供气管靠近进气孔一端的截面固定连接。
优选的，所述整流锥和筒体设置在测量端供气管内部。
优选的，所述固定端供气管、测量端供气管、筒体和整流锥均是同轴心设置。
(三)有益效果
本发明提供了一种内式同轴波纹管天平系统。具备以下有益效果：
(1)采用环向喷嘴，可直接消除掉高压管路中流动冲量带来的作用，消除其对天平的影响；
(2)通过双弹性元件，可以将天平测量端的产生的角位移转化为线位移，实现六自由度活动，减小对天平测量的影响；
(3)采用内式同轴的布局形式，减小了波纹管中心与天平校心的距离，进而大大减小了波纹管对天平系统的影响；
(4)通过本技术措施，减小或消除了高压供气管路中压力、冲量、位移、温度对天平测量的影响，实现了同时进行高压供气和高精度测量模型气动力。
附图说明
图1为本发明整体结构侧视图。
图2为本发明实施例1中天平测量端受Y向载荷时结构示意图。
图3为本发明实施例1中天平测量端受绕Z轴滚转时结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种内式同轴波纹管天平系统，包括盒式天平，所述盒式天平包括测量端1、固定端3和消扰梁2，所述测量端1上设置有出气孔14，所述固定端3上设置有进气孔13，还包括波纹管组件，所述波纹管组件包括固定端供气管4、测量端供气管11、第一弹性元件6、第二弹性元件7、筒体10和整流锥12，测量端供气管11的出气口与出气孔14固定连接，固定端供气管4具有进气口的一端与进气孔13固定连接，固定端供气管4的另一端位于测量端供气管11内，所述固定端供气管4位于测量端供气管11内的一端左右两侧开有出气口，每个出气口处设置有环向喷嘴5，气体进入固定端供气管4经两个环向喷嘴5分流，并汇集至测量端供气管11内，实现了由天平的固定端3向天平的测量端1的气体供气。
本实施例中所述的环向喷嘴5上方设置有整流锥12，整流锥12套设在固定端供气管4位于测量端供气管11内一端的端部，整流锥12非锥形面一端的截面与第二弹性元件7的受气端连接，第二弹性元件7的供气端与固定端供气管4的管体表面连接，整流锥12对由环向喷嘴5喷出的高压气流起到了整流作用。
本实施例中所述的环向喷嘴5下方设置有筒体10，所述筒体10套设在固定端供气管4外部，筒体10一端的截面与第一弹性元件6的受气端连接，第一弹性元件6的供气端与固定端供气管4的管体表面连接，筒体10另一端的截面与测量端供气管11靠近进气孔13一端的截面固定连接。
本实施例中所述的整流锥12和筒体10设置在测量端供气管11内部。
本实施例中所述的固定端供气管4、测量端供气管11、筒体10和整流锥12均是同轴心设置。
本实施例中所述的天平的固定端3和固定端供气管4、固定端供气管4和第一弹性元件6的供气端、固定端供气管4和第二弹性元件7的供气端都是固定连接在一起的，天平的固定端3、固定端供气管4、第一弹性元件6的供气端和第二弹性元件7的供气端组成了天平系统固定端组件，它们之间不发生位移。
本实施例中所述的天平的测量端1和测量端供气管11、测量端供气管11和筒体10、筒体10和第一弹性元件6的受气端、整流锥12和第二弹性元件7的受气端都是固定连接在一起的，测量端1、测量端供气管11、筒体10、整流锥12、第一弹性元件6的受气端和第二弹性元件7的受气端组成了天平系统测量端组件，它们之间不发生位移。
第一弹性元件6和第二弹性元件7将整个波纹管组件分成了两个部分，一部分是天平系统固定端组件，另一部分是天平系统测量端组件，以此来实现空气桥对天平测量的影响最小化。
本发明在工作时：
当无载荷、无高压气时，天平测量端组件轴线与天平固定端组件轴线重合；
当无载荷、有高压气体，但无流动时，第一弹性元件6与第二弹性元件7所受压差大小相等方向相反(|P2-P1|)，由于压力在Y方向上作用面积相同，可直接消除掉压力带来的作用，并消除其对天平的影响；若有高压气流流入时，则天平的固定端供气管4和天平的测量端供气管11中存在流动冲量，该流动冲量经环向喷嘴5后相互抵消。
当受Y正向载荷，无高压气时，天平测量端组件会产生一个向上的微应变，采用第一弹性元件6与第二弹性元件7的连接形式相比采用硬连接的形式所产生的微应变要大得多，从而最大程度的减小了天平固定端3对天平测量端1的影响，也更有利于天平的设计。
当受到Mz正向载荷，无高压气时，天平测量端组件会产生的微变形会使得天平测量端组件轴线与天平固定端组件轴线存在一个夹角，采用第一弹性元件6与第二弹性元件7的连接形式相比采用硬连接的形式所产生的夹角要大得多，从而最大程度的减小了天平固定端3对天平测量端1的影响，也更有利于天平的设计，其他四元同理。
本装置在受载荷情况下仍能够自由地发生位移变化，基本不受供气管路的影响，实现了本发明的目的，解决了本发明所要针对的技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种内式同轴波纹管天平系统，包括盒式天平，所述盒式天平包括测量端(1)、固定端(3)和消扰梁(2)，所述测量端(1)上设置有出气孔(14)，所述固定端(3)上设置有进气孔(13)，其特征在于：还包括波纹管组件，所述波纹管组件包括固定端供气管(4)、测量端供气管(11)、第一弹性元件(6)、第二弹性元件(7)、筒体(10)和整流锥(12)，测量端供气管(11)的出气口与出气孔(14)固定连接，固定端供气管(4)具有进气口的一端与进气孔(13)固定连接，固定端供气管(4)的另一端位于测量端供气管(11)内，所述固定端供气管(4)位于测量端供气管(11)内的一端左右两侧开有出气口，每个出气口处设置有环向喷嘴(5)，气体进入固定端供气管(4)经两个环向喷嘴(5)分流，并汇集至测量端供气管(11)内，实现了由天平的固定端(3)向天平的测量端(1)的气体供气。
2.根据权利要求1所述的一种内式同轴波纹管天平系统，其特征在于：所述环向喷嘴(5)上方设置有整流锥(12)，整流锥(12)套设在固定端供气管(4)位于测量端供气管(11)内一端的端部，整流锥(12)非锥形面一端的截面与第二弹性元件(7)的受气端连接，第二弹性元件(7)的供气端与固定端供气管(4)的管体表面连接。
3.根据权利要求1所述的一种内式同轴波纹管天平系统，其特征在于：所述环向喷嘴(5)下方设置有筒体(10)，所述筒体(10)套设在固定端供气管(4)外部，筒体(10)一端的截面与第一弹性元件(6)的受气端连接，第一弹性元件(6)的供气端与固定端供气管(4)的管体表面连接，筒体(10)另一端的截面与测量端供气管(11)靠近进气孔(13)一端的截面固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种内式同轴波纹管天平系统，其特征在于：所述的整流锥(12)和筒体(10)设置在测量端供气管(11)内部。
5.根据权利要求1所述的一种内式同轴波纹管天平系统，其特征在于：所述固定端供气管(4)、测量端供气管(11)、筒体(10)和整流锥(12)均是同轴心设置。
CN201811485706.6A 2018-12-06 2018-12-06 一种内式同轴波纹管天平系统 Active CN109387350B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811485706.6A CN109387350B (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种内式同轴波纹管天平系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811485706.6A CN109387350B (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种内式同轴波纹管天平系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109387350A true CN109387350A (zh) 2019-02-26
CN109387350B CN109387350B (zh) 2023-08-25

Family

ID=65429181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811485706.6A Active CN109387350B (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种内式同轴波纹管天平系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109387350B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111175017A (zh) * 2020-03-13 2020-05-19 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平
CN113432828A (zh) * 2021-05-10 2021-09-24 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 一种基于环形天平的空气桥装置
CN113899516A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种火箭发动机喷流干扰效应的地面模拟装置及模拟方法
CN115931283A (zh) * 2023-03-15 2023-04-07 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种双涵喷管推力特性精确测量装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074567A (en) * 1977-05-06 1978-02-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Low interaction wind tunnel balance
US4845993A (en) * 1988-05-18 1989-07-11 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wind tunnel balance
US5113696A (en) * 1990-12-26 1992-05-19 General Drawings Corporation, Convair Division Wind tunnel variable range balance
JP2001083039A (ja) * 1999-09-17 2001-03-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風洞試験模型
WO2011115164A1 (ja) * 2010-03-18 2011-09-22 三菱重工業株式会社 空力係数推定装置及びこれを用いた舵面故障・損傷検出装置
CN102539053A (zh) * 2010-12-27 2012-07-04 中国航空工业第一集团公司沈阳空气动力研究所 一种环式天平与波纹管系统
CN105486453A (zh) * 2015-11-26 2016-04-13 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 基于真空条件下测量飞行器惯性载荷的试验设备
US20170059425A1 (en) * 2014-03-31 2017-03-02 The Commonwealth Of Australia Balance devices
CN106644365A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 中国航天空气动力技术研究院 一种低速风洞推力矢量天平校准装置
CN107014584A (zh) * 2017-05-05 2017-08-04 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一套用于喷流天平校准的高精度主轴系统
CN208921391U (zh) * 2018-12-06 2019-05-31 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种内式同轴波纹管天平系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074567A (en) * 1977-05-06 1978-02-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Low interaction wind tunnel balance
US4845993A (en) * 1988-05-18 1989-07-11 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wind tunnel balance
US5113696A (en) * 1990-12-26 1992-05-19 General Drawings Corporation, Convair Division Wind tunnel variable range balance
JP2001083039A (ja) * 1999-09-17 2001-03-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風洞試験模型
WO2011115164A1 (ja) * 2010-03-18 2011-09-22 三菱重工業株式会社 空力係数推定装置及びこれを用いた舵面故障・損傷検出装置
CN102539053A (zh) * 2010-12-27 2012-07-04 中国航空工业第一集团公司沈阳空气动力研究所 一种环式天平与波纹管系统
US20170059425A1 (en) * 2014-03-31 2017-03-02 The Commonwealth Of Australia Balance devices
CN105486453A (zh) * 2015-11-26 2016-04-13 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 基于真空条件下测量飞行器惯性载荷的试验设备
CN106644365A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 中国航天空气动力技术研究院 一种低速风洞推力矢量天平校准装置
CN107014584A (zh) * 2017-05-05 2017-08-04 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一套用于喷流天平校准的高精度主轴系统
CN208921391U (zh) * 2018-12-06 2019-05-31 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种内式同轴波纹管天平系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王超等: "天平与波纹管系统结构设计与有限元分析", 《实验流体力学》, vol. 27, no. 03, pages 77 - 80 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111175017A (zh) * 2020-03-13 2020-05-19 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平
CN111175017B (zh) * 2020-03-13 2024-04-05 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平
CN113432828A (zh) * 2021-05-10 2021-09-24 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 一种基于环形天平的空气桥装置
CN113899516A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种火箭发动机喷流干扰效应的地面模拟装置及模拟方法
CN115931283A (zh) * 2023-03-15 2023-04-07 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种双涵喷管推力特性精确测量装置
CN115931283B (zh) * 2023-03-15 2023-05-05 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种双涵喷管推力特性精确测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109387350B (zh) 2023-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109387350A (zh) 一种内式同轴波纹管天平系统
CN106840591B (zh) 一种直接测量喷流推力的试验装置
CN106768798B (zh) 一种用于大攻角尾部侧向喷流测力试验结构
CN112945305B (zh) 一种具有推力干扰消除结构的双涵道喷管推力测量平台
CN103048110A (zh) 一种实现推力转向实验装置及其实验技术
CN105973565B (zh) 用于风洞干扰试验的侧向喷流系统
CN210221449U (zh) 基于波纹管天平系统的内流阻力测量装置
CN103712770B (zh) 一种运载火箭发射燃气流场监测系统
CN109250149A (zh) 用于吸气式高超飞行器整流罩分离模拟的风洞试验装置
CN108254155A (zh) 一种用于大长细比轨控侧向喷流测力试验结构
CN110595729A (zh) 一种用于高超声速风洞面对称模型的多喷流干扰试验装置
CN110455491A (zh) 基于波纹管天平系统的内流阻力测量方法及装置
CN203083802U (zh) 一种航空航天实用的流量测量与控制试验装置
CN102519643A (zh) 发动机矢量喷管六分量测力系统
CN103017999A (zh) 一种燃氢燃气轮机燃烧室流场特性实验装置
CN208921391U (zh) 一种内式同轴波纹管天平系统
CN101750204A (zh) 用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器
CN107655652B (zh) 风洞试验中小推力喷流喷管供气装置及供气方法
CN110793746A (zh) 用于高超飞行器斜切喷管推力测量的风洞试验装置
CN108195553A (zh) 一种超声速飞行器声爆特征试验测量装置
CN211178915U (zh) 一种面对称高超声速飞行器头罩分离风洞试验装置
CN115127822A (zh) 一种进气道实验装置
CN109406091A (zh) 一种对冲型空气桥天平系统
CN104165771A (zh) 一种发动机燃油总管喷射方向测试装置及其测试方法
CN209400562U (zh) 一种空速管

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant