CN113340558B - 应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。该杆式天平隔热防护装置包括前隔热罩和后隔热罩；前隔热罩包括整体加工成型的锥段和管段，锥段套装在杆式天平的头锥上，通过锥面配合和螺钉拉紧的方式固定，管段向后延伸套装在杆式天平的天平中段前半段，管段与测量段前半段之间具有隔离环缝Ⅰ；后隔热罩包括分体加工的隔热环和隔热套，隔热环套装并固定在天平支杆上，隔热套套装在并固定在隔热环上，隔热套向前延伸，隔热套的前端套装在管段的后端，隔热套的前端与管段的后端之间具有隔离环缝Ⅱ。该杆式天平隔热防护装置形成的迷宫型隔热保护装置能够防护热能或外力对杆式天平应变元件的破坏，确保测量准确。

Description

应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置
技术领域
本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。
背景技术
杆式天平是基于非电量电测的原理，将非电量的物理量（力或力矩）转变为电信号的测量装置。杆式天平由应变元件（弹性敏感元件）、应变计、测量电路（测量电桥）组成。杆式天平广泛应用于高速风洞测力试验中，由于杆式天平体积小，一般安装在试验模型内部，测量作用在试验模型上空气动力载荷的大小、方向和作用点。
高超声速风洞试验模型一般为金属试验模型，在高超声速风洞试验过程中，金属试验模型表面温度很高。传统的杆式天平防护装置主要为隔热罩，隔热罩能够防止杆式天平体温度过高导致温度效应过大或电路损坏。典型的隔热罩包括整体加工成型的锥段和管段，隔热罩采用玻璃钢等隔热材料制作，锥段安装在杆式天平的头锥，将杆式天平与金属试验模型隔离，管段向后延伸套装在杆式天平上，管段与杆式天平之间具有隔离缝隙。隔热罩的管段长度有的较长，覆盖了杆式天平的前测量段和后测量段，有的较短，只覆盖了杆式天平的前测量段，后测量段的防热依靠试验模型尾部内腔。虽然试验模型头部正对气流，温度很高，但是杆式天平和试验模型头部有隔热罩物理隔开，传导至杆式天平的前测量段的应变元件温度已大幅降低；而且，试验模型尾部内腔为死水区，气流速度基本为零，试验模型尾部大部分热量会被高超声速气流带走，杆式天平后段的应变元件附近的温度不会过高，不会造成机械损伤。
为了提高射程，先进高超声速飞行器采取巡航级、助推级多级串联结构形式。巡航级相对助推级弹体截面尺寸较小，等比例缩小后的多级高超声速风洞试验模型的巡航级模型由于内腔空间不够，不适合安装杆式天平，杆式天平一般安装在多级高超声速风洞试验模型的助推级模型上。如果助推级模型较短，就有可能导致杆式天平的后测量段外露在试验模型尾部，一方面杆式天平后段的后测量段的应变元件很容易被气流机械损伤，另一方面，高速高温气流会使整个杆式天平的应变元件产生异常应变，导致杆式天平无法准确的测出气动力。采用加长隔热罩的方式能够对杆式天平的后测量段进行有效热防护。但是，在高超声速风洞试验时，如果隔热罩暴露在高超声速气流中，隔热罩本身就会受到气动力，然后向前传递到杆式天平上，造成杆式天平测量的气动力是多级高超声速风洞试验模型气动力和隔热罩气动力的合力，且两者无法区分，达不到高超声速风洞试验的目的。
当前，亟需发展一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。
杆式天平包括从前至后顺序连接的头锥、前测量段、天平中段、后测量段和尾锥，在使用杆式天平隔热防护装置前，将杆式天平的尾锥与天平支杆固定连接；本发明的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置，其特点是，所述的杆式天平隔热防护装置包括前隔热罩和后隔热罩；
前隔热罩包括整体加工成型的锥段和管段，锥段套装在杆式天平的头锥上，通过锥面配合和螺钉拉紧的方式固定，管段向后延伸套装在杆式天平的天平中段前半段，管段与测量段前半段之间具有隔离环缝Ⅰ；
后隔热罩包括分体加工的隔热环和隔热套，隔热环套装并固定在天平支杆上，隔热套套装在并固定在隔热环上，隔热套向前延伸，隔热套的前端套装在管段的后端，隔热套的前端与管段的后端之间具有隔离环缝Ⅱ。
进一步地，所述的隔离环缝Ⅰ和隔离环缝Ⅱ的缝隙宽度均为2mm~3mm。
进一步地，所述的前隔热罩和后隔热罩的材质均为玻璃钢。
进一步地，所述的天平支杆上还安装有与隔热套过渡的过渡锥段。
本发明的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置形成的迷宫型隔热保护装置能够防护热能或外力对杆式天平应变元件的破坏，确保杆式天平准确测量多级高超声速风洞试验模型气动力。
附图说明
图1为本发明的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置的结构示意图；
图2为安装了本发明的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置的多级高超声速风洞试验模型示意图。
图中，1.前隔热罩 2.后隔热罩 3.杆式天平 4.天平支杆 5.巡航级模型 6.助推级模型；
101.锥段 102.管段；
201.隔热环 202.隔热套；
301.头锥 302.前测量段 303.天平中段 304.后测量段 305.尾锥。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
杆式天平3包括从前至后顺序连接的头锥301、前测量段302、天平中段303、后测量段304和尾锥305，在使用杆式天平隔热防护装置前，将杆式天平3的尾锥305与天平支杆4固定连接。本实施例的多级高超声速风洞试验模型为二级高超声速风洞试验模型，包括从前至后顺序连接的巡航级模型5和助推级模型6；
如图1所示，本实施例的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置包括前隔热罩1和后隔热罩2；
前隔热罩1包括整体加工成型的锥段101和管段102，锥段101套装在杆式天平3的头锥301上，通过锥面配合和螺钉拉紧的方式固定，管段102向后延伸套装在杆式天平3的天平中段303前半段，管段102与测量段302前半段之间具有隔离环缝Ⅰ；
后隔热罩2包括分体加工的隔热环201和隔热套202，隔热环201套装并固定在天平支杆4上，隔热套202套装在并固定在隔热环201上，隔热套202向前延伸，隔热套202的前端套装在管段102的后端，隔热套202的前端与管段102的后端之间具有隔离环缝Ⅱ。
如图2所示，本实施例的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置安装在助推级模型6中，隔热环201和部分的隔热套202伸出助推级模型6。
进一步地，所述的隔离环缝Ⅰ和隔离环缝Ⅱ的缝隙宽度均为2mm~3mm。
进一步地，所述的前隔热罩1和后隔热罩2的材质均为玻璃钢。
进一步地，所述的天平支杆4上还安装有与隔热套202过渡的过渡锥段。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置，杆式天平（3）包括从前至后顺序连接的头锥（301）、前测量段（302）、天平中段（303）、后测量段（304）和尾锥（305），在使用杆式天平防护装置前，将杆式天平（3）的尾锥（305）与天平支杆（4）固定连接；其特征在于，所述的杆式天平防护装置包括前隔热罩（1）和后隔热罩（2）；
前隔热罩（1）包括整体加工成型的锥段（101）和管段（102），锥段（101）套装在杆式天平（3）的头锥（301）上，通过锥面配合和螺钉拉紧的方式固定，管段（102）向后延伸套装在杆式天平（3）的天平中段（303）前半段，管段（102）与前测量段（302）前半段之间具有隔离环缝Ⅰ；
后隔热罩（2）包括分体加工的隔热环（201）和隔热套（202），隔热环（201）套装并固定在天平支杆（4）上，隔热套（202）套装在并固定在隔热环（201）上，隔热套（202）向前延伸，隔热套（202）的前端套装在管段（102）的后端，隔热套（202）的前端与管段（102）的后端之间具有隔离环缝Ⅱ。
2.根据权利要求1所述的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置，其特征在于，所述的隔离环缝Ⅰ和隔离环缝Ⅱ的缝隙宽度均为2mm~3mm。
3.根据权利要求1所述的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置，其特征在于，所述的前隔热罩（1）和后隔热罩（2）的材质均为玻璃钢。
4.根据权利要求1所述的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置，其特征在于，所述的天平支杆（4）上还安装有与隔热套（202）过渡的过渡锥段。
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