CN114993605A - 一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置及使用方法，属于压力影响检测技术领域。装置包括供气机构、减压器、压力变送器、左侧打压管路和右侧打压管路，供气机构分别与左侧输入膜片和右侧输入膜片相连，左侧输入膜片通过左侧输入压力表与减压器相连，右侧输入膜片通过右侧输入压力表与减压器相连，减压器通过总压力表与输出膜片总阀相连，减压器与泄压机构相连，输出膜片总阀与卡套三通相连，卡套三通与放气机构相连，卡套三通与卡套四通相连，卡套四通与压力变送器相连，卡套四通与左侧打压管路相连，卡套四通与右侧打压管路相连。它主要用于修正校准高压供气对测力天平的压力影响。

Description

一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置及使用方法

技术领域

本发明属于压力影响检测技术领域，特别是涉及一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置及使用方法。

背景技术

涡扇发动机喷出的高速气流和进气道吸气对飞行器各部件如机翼、机身、尾翼的绕流流场有较大的影响，从而影响整个飞行器的空气动力特性，对飞行器的纵横向安定性、操纵性、起飞着陆特性、升阻特性和舵面效率等都有很大影响。低速风洞飞机TPS动力模拟试验，能够准确的模拟并得到上述影响量。

基于TPS的动力模拟试验系统是一个复杂的动力系统，具有多项国际先进的核心关键技术，其中高精度内式空气桥天平是核心测力设备。

在TPS风洞试验中，TPS是由压缩空气驱动，压缩空气作用会使管路变形产生应力，如果没有空气桥，此应力会全部作用到天平上，从而影响气动力和推力测量准度。空气桥的作用就是尽量消除压缩空气的影响，起到消扰作用。空气桥的关键技术即空气桥消扰性能研究，在保证供气强度与稳定性的前提下降低空气桥的刚度，合理匹配天平与空气桥的刚度，同时减弱供气压力、温度等干扰。

在内式空气桥天平完成研发后，如何能够准确的测量出剩余微弱的压力对测力天平的影响量，用于修正测力天平的测量数据，对于大型涡扇飞机的研制有着重要的技术意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置及使用方法，以解决背景技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，它包括供气机构、减压器、压力变送器、左侧打压管路和右侧打压管路，所述供气机构分别与左侧输入膜片和右侧输入膜片相连，所述左侧输入膜片通过左侧输入压力表与减压器相连，所述右侧输入膜片通过右侧输入压力表与减压器相连，所述减压器通过总压力表与输出膜片总阀相连，所述减压器与泄压机构相连，所述输出膜片总阀与卡套三通的第一接口相连，所述卡套三通的第二接口与放气机构相连，所述卡套三通的第三接口与卡套四通的第一接口相连，所述卡套四通的第二接口与压力变送器相连，所述卡套四通的第三接口与左侧打压管路相连，所述卡套四通的第四接口与右侧打压管路相连，所述左侧打压管路与左侧空气桥打压输入点相连，所述右侧打压管路与右侧空气桥打压输入点相连。

更进一步的，所述供气机构包括左侧高压气瓶和右侧高压气瓶，所述左侧高压气瓶和右侧高压气瓶分别通过钢瓶接头与左侧软管和右侧软管的一端相连，所述左侧软管的另一端与左侧输入膜片相连，所述右侧软管与右侧输入膜片相连。

更进一步的，所述左侧高压气瓶和右侧高压气瓶内均填充12Mpa的氩气。

更进一步的，所述泄压机构包括泄压阀和减压放气端口，所述泄压阀与减压器相连，所述泄压阀通过第一过渡连接螺纹与减压放气端口相连。

更进一步的，所述放气机构包括依次相连的放空卡套球阀、放空卡套针阀和排空放气端口，所述空卡套球阀与卡套三通的第二接口相连，所述放空卡套针阀通过第二过渡连接螺纹与排空放气端口相连。

更进一步的，所述左侧打压管路包括依次相连的左侧进气卡套针阀、左侧第一卡套接头、左侧排气管、左侧第二卡套接头、左侧卡套弯头和左侧打压进气接头，所述左侧进气卡套针阀与卡套四通的第三接口相连，所述左侧打压进气接头与左侧空气桥打压输入点相连。

更进一步的，所述右侧打压管路包括依次相连的右侧打压进气接头、右侧卡套弯头、右侧第一卡套接头、右侧排气管、右侧第二卡套接头和右侧进气卡套针阀，所述右侧进气卡套针阀与卡套四通的第四接口相连，所述右侧打压进气接头与右侧空气桥打压输入点相连。

更进一步的，所述压力变送器通过压力变送器转接座与卡套四通的第二接口相连。

本发明还提供了一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置的使用方法，它包括以下步骤：

步骤1：实验开始时，缓慢打开一侧高压气瓶，再打开对应侧的输入膜片，此时观察打开侧进气输入压力表示数，满足实验条件后，打开减压器，缓慢调节总供气压力，打开对应侧的进气卡套针阀，当满足实验所需压力后关闭进气卡套针阀；

步骤2：实验完毕后，关闭高压气瓶阀门，打开进气侧的放空卡套针阀，打开放空卡套球阀，再缓慢打开出气侧针阀，放出气体，观察压力表示数，显示为零时，关闭所有阀门。

更进一步的，所述步骤1中供气压力在1-10MPa之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主要是对内式空气桥天平的空气桥进行精密打压，研究气体压力对内式空气桥测力天平各测力单元的压力影响量，用以修正校准高压供气对测力天平的压力影响。用来检测高精度内式空气桥天平在高压供气状态下，空气桥对内式天平各元的影响干扰量，能够精确的控制高压气体的压力变化，具有供气效率高，压力本地数据精确可读取，供气管路带有安全防挥舞功能，并在完成测试完成后，供气气体可以进行安全排气功能。

高精度内式空气桥天平的压力影响检测装置，设备整体可移动，具有使用位置的便携性，高压气源采用标准40L，12Mpa高纯度氩气气源，具有安全性。惰性气体，安全可靠，更换方便，经济性高，打压设备空间容积2.2L，可频繁使用多次。氩气以12MPa的压力储存在气瓶中，通过高压软管流出，通过输入膜片阀进行控制供气的运行与停止。气体通过供气减压阀进行调节压力，供气压力在1-10MPa之间可进行调节，当充气压力大于10MPa时，管路自动泄压。可根据用气的需要进行实时调节，调节后压力通过金属软管和不锈钢管道输送至用气点进行使用。在总输出膜片阀后设置一分支管道与放空卡套球阀、放空卡套针阀连接，在供气时关闭放空放空卡套球阀、放空卡套针，当供气完成需要放空时开启此阀进行放空，放空流量及压力可进行实时调节，保证安全。

高精度内式空气桥天平为国内全新自助创新研制，可以实现在两路高压供气的同时进行6个自由度载荷的精确测量，本发明高精度内式空气桥天平的压力影响检测装置，测力压力调节范围1～100Bar，调节精度0.1Bar，准确度为0.01％FS，线性度误差为0.018％。高精度内式空气桥天平的综合加载精度高于0.3％，滚动元高于0.4％。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性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为本发明所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置结构示意图；

图2为本发明所述的减压器连接结构示意图；

图3为本发明所述的放气机构连接结构示意图；

图4为本发明所述的左侧打压管路连接结构示意图；

图5为本发明所述的内式空气桥天平结构示意图。

1-左侧高压气瓶，2-钢瓶接头，3-左侧软管，4-泄压阀，5-减压器，6-左侧输入膜片，7-左侧输入压力表，8-总压力表，9-卡套三通，10-输出膜片总阀，11-右侧输入压力表，12-右侧输入膜片，13-右侧软管，14-减压放气端口，15-第一过渡连接螺纹，16-右侧高压气瓶，17-放空卡套球阀，18-放空卡套针阀，19-第二过渡连接螺纹，20-排空放气端口，21-右侧打压进气接头，22-右侧卡套弯头，23-右侧第一卡套接头，24-右侧排气管，25-右侧第二卡套接头，26-右侧进气卡套针阀，27-卡套四通，28-压力变送器转接座，29-压力变送器，30-左侧进气卡套针阀，31-左侧第一卡套接头，32-左侧排气管，33-左侧第二卡套接头，34-左侧卡套弯头，35-左侧打压进气接头，36-内式天平，37-左侧空气桥管路，38-右侧空气桥管路，39-空气桥放置座，40-左侧空气桥打压输入点，41-右侧空气桥打压输入点。

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、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。

参见图1-5说明本实施方式，一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，它包括供气机构、减压器5、压力变送器29、左侧打压管路和右侧打压管路，所述供气机构分别与左侧输入膜片6和右侧输入膜片12相连，所述左侧输入膜片6通过左侧输入压力表7与减压器5相连，所述右侧输入膜片12通过右侧输入压力表11与减压器5相连，所述减压器5通过总压力表8与输出膜片总阀10相连，所述减压器5与泄压机构相连，所述输出膜片总阀10与卡套三通9的第一接口相连，所述卡套三通9的第二接口与放气机构相连，所述卡套三通9的第三接口与卡套四通27的第一接口相连，所述卡套四通27的第二接口与压力变送器29相连，所述卡套四通27的第三接口与左侧打压管路相连，所述卡套四通27的第四接口与右侧打压管路相连，所述左侧打压管路与左侧空气桥打压输入点40相连，所述右侧打压管路与右侧空气桥打压输入点41相连。

本实施例所述供气机构包括左侧高压气瓶1和右侧高压气瓶16，所述左侧高压气瓶1和右侧高压气瓶16分别通过钢瓶接头2与左侧软管3和右侧软管13的一端相连，所述左侧软管3的另一端与左侧输入膜片6相连，所述右侧软管13与右侧输入膜片12相连，由高压气瓶进行供气，左侧输入膜片6和右侧输入膜片12用来分别控制左右两侧的进气流量大小，通过左侧输入压力表7和右侧输入压力表11观察输入压力，所述左侧高压气瓶1和右侧高压气瓶16容量为标准40L，内部填充12Mpa的高纯度氩气。所述泄压机构包括泄压阀4和减压放气端口14，所述泄压阀4与减压器5相连，所述泄压阀4通过第一过渡连接螺纹15与减压放气端口14相连。通过减压器5设定气体使用压力值，超压时系统压力自动排放，通过系统总压力表8观察当前系统压力值。

打开系统输出膜片总阀10进行供气，系统放气机构通过卡套三通9并入主通气管路，所述放气机构包括依次相连的放空卡套球阀17、放空卡套针阀18和排空放气端口20，所述空卡套球阀17与卡套三通9的第二接口相连，所述放空卡套针阀18通过第二过渡连接螺纹19与排空放气端口20相连，放气时分别打开放空卡套球阀17和放空卡套针阀18，通过第二过渡连接螺纹19至系统排空放气端口20进行安全放气。

通气主管路通过卡套四通27分别连接左右两侧的打压管路，所述压力变送器29通过压力变送器转接座28与卡套四通27的第二接口相连，可用来分别读取左侧打压管路和右侧打压管路打压时的压力精确值。

所述左侧打压管路包括依次相连的左侧进气卡套针阀30、左侧第一卡套接头31、左侧排气管32、左侧第二卡套接头33、左侧卡套弯头34和左侧打压进气接头35，所述左侧进气卡套针阀30与卡套四通27的第三接口相连，所述左侧打压进气接头35与左侧空气桥打压输入点40相连，打开左侧进气卡套针阀30进行左侧通气，通过左侧第一卡套接头31与左侧排气管32连接，并通过左侧第二卡套接头33、左侧卡套弯头34和左侧打压进气接头35将高压气连接至左侧空气桥打压输入点40。

所述右侧打压管路包括依次相连的右侧打压进气接头21、右侧卡套弯头22、右侧第一卡套接头23、右侧排气管24、右侧第二卡套接头25和右侧进气卡套针阀26，所述右侧进气卡套针阀26与卡套四通27的第四接口相连，所述右侧打压进气接头21与右侧空气桥打压输入点41相连。打开右侧进气卡套针阀26进行右侧通气，通过右侧第二卡套接头25与右侧排气管24连接，并通过右侧第一卡套接头23、右侧卡套弯头22和右侧打压进气接头21将高压气连接至右侧空气桥打压输入点41。

打压时变换不同输入压力值，并通过内式天平36观察压力对载荷的影响大小，建立载荷-压力的数学大小修正关系；左侧空气桥管路37、右侧空气桥管路38、内式天平36及空气桥安置在空气桥放置座39上。

实施例中左侧高压气瓶1和右侧高压气瓶16均为高压氩气钢瓶，左侧软管3和右侧软管13均为高压软管，泄压阀4为可调式泄压阀，减压器5为可调式减压器，左侧排气管32和右侧排气管24均为非金属高压排气管，右侧卡套弯头22和左侧卡套弯头34均为外螺纹结构，右侧第一卡套接头23、右侧第二卡套接头25、左侧第一卡套接头31和左侧第二卡套接头33均为内螺纹结构。

本实施例为一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置实验时的使用方法，在使用前要经过天平载荷校准，对6个自由度进行载荷标定，给出载荷校准系数矩阵，使用时通过计算，得到当前测量载荷。根据变化不同精密压力大小，测量天平各元的载荷受影响情况。

满足所有管路连接设备的使用要求后开始实验，实验开始时，缓慢打开一侧高压气瓶，再打开对应侧的输入膜片，此时观察打开侧进气输入压力表示数，满足实验条件后，打开减压器5，缓慢调节总供气压力，供气压力在1-10MPa之间，再打开对应侧的进气卡套针阀，为防止高压管路跳动，打开针阀要缓慢，观察压力表示数，当压力表数字不再上升或者上升缓慢时，继续增加压力，当接近实验要求的压力时，要增加观察数显压力表的频次，直至满足压力所需，当满足实验所需压力后关闭进气卡套针阀。

实验完毕后，要放出容器内的气体，首先关闭高压气瓶阀门，打开进气侧的放空卡套针阀18，打开放空卡套球阀17，再缓慢打开出气侧针阀，放出气体，观察压力表示数，显示为零时，关闭所有阀门。

当一侧气瓶不能满足使用压力时，首先关闭气瓶阀门，再关闭更换侧的膜片阀，缓慢拧开气瓶阀，把金属高压管中的气体放出后，再完全卸下气瓶，更换气瓶。当充气压力大于10MPa时，管路自动泄压。

内式天平36最大升力50000N，阻力20000N，内式天平36测量精度不大于0.4％，通过打压测量并分析试验数据，最大压力100Bar对载荷的影响量不大于0.1％，效果优良，达到国际先进水平。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (10)

1.一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：它包括供气机构、减压器(5)、压力变送器(29)、左侧打压管路和右侧打压管路，所述供气机构分别与左侧输入膜片(6)和右侧输入膜片(12)相连，所述左侧输入膜片(6)通过左侧输入压力表(7)与减压器(5)相连，所述右侧输入膜片(12)通过右侧输入压力表(11)与减压器(5)相连，所述减压器(5)通过总压力表(8)与输出膜片总阀(10)相连，所述减压器(5)与泄压机构相连，所述输出膜片总阀(10)与卡套三通(9)的第一接口相连，所述卡套三通(9)的第二接口与放气机构相连，所述卡套三通(9)的第三接口与卡套四通(27)的第一接口相连，所述卡套四通(27)的第二接口与压力变送器(29)相连，所述卡套四通(27)的第三接口与左侧打压管路相连，所述卡套四通(27)的第四接口与右侧打压管路相连，所述左侧打压管路与左侧空气桥打压输入点(40)相连，所述右侧打压管路与右侧空气桥打压输入点(41)相连。

2.根据权利要求1所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：所述供气机构包括左侧高压气瓶(1)和右侧高压气瓶(16)，所述左侧高压气瓶(1)和右侧高压气瓶(16)分别通过钢瓶接头(2)与左侧软管(3)和右侧软管(13)的一端相连，所述左侧软管(3)的另一端与左侧输入膜片(6)相连，所述右侧软管(13)与右侧输入膜片(12)相连。

3.根据权利要求2所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：所述左侧高压气瓶(1)和右侧高压气瓶(16)内均填充12Mpa的氩气。

4.根据权利要求1所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：所述泄压机构包括泄压阀(4)和减压放气端口(14)，所述泄压阀(4)与减压器(5)相连，所述泄压阀(4)通过第一过渡连接螺纹(15)与减压放气端口(14)相连。

5.根据权利要求1所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：所述放气机构包括依次相连的放空卡套球阀(17)、放空卡套针阀(18)和排空放气端口(20)，所述空卡套球阀(17)与卡套三通(9)的第二接口相连，所述放空卡套针阀(18)通过第二过渡连接螺纹(19)与排空放气端口(20)相连。

6.根据权利要求1所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：所述左侧打压管路包括依次相连的左侧进气卡套针阀(30)、左侧第一卡套接头(31)、左侧排气管(32)、左侧第二卡套接头(33)、左侧卡套弯头(34)和左侧打压进气接头(35)，所述左侧进气卡套针阀(30)与卡套四通(27)的第三接口相连，所述左侧打压进气接头(35)与左侧空气桥打压输入点(40)相连。

7.根据权利要求1所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：所述右侧打压管路包括依次相连的右侧打压进气接头(21)、右侧卡套弯头(22)、右侧第一卡套接头(23)、右侧排气管(24)、右侧第二卡套接头(25)和右侧进气卡套针阀(26)，所述右侧进气卡套针阀(26)与卡套四通(27)的第四接口相连，所述右侧打压进气接头(21)与右侧空气桥打压输入点(41)相连。

8.根据权利要求1所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置，其特征在于：所述压力变送器(29)通过压力变送器转接座(28)与卡套四通(27)的第二接口相连。

9.一种如权利要求1所述的风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置的使用方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1：实验开始时，缓慢打开一侧高压气瓶，再打开对应侧的输入膜片，此时观察打开侧进气输入压力表示数，满足实验条件后，打开减压器(5)，缓慢调节总供气压力，打开对应侧的进气卡套针阀，当满足实验所需压力后关闭进气卡套针阀；

步骤2：实验完毕后，关闭高压气瓶阀门，打开进气侧的放空卡套针阀(18)，打开放空卡套球阀(17)，再缓慢打开出气侧针阀，放出气体，观察压力表示数，显示为零时，关闭所有阀门。

10.根据权利要求9所述的一种风洞内式空气桥天平的压力影响检测装置的使用方法，其特征在于：所述步骤1中供气压力在1-10MPa之间。

Images