CN115993232B - 一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺旋桨涵道测试领域，公开了一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置及方法，所述装置包括涵道、三分量天平、上框架、支撑腿,所述涵道内设置桨叶，所述涵道的外侧壁与三分量天平连接，所述三分量天平的底部与法兰筒的一端连接，所述法兰筒的另一端与上框架连接，所述上框架的下方与支撑腿连接。本发明解决了拉力、扭矩传感器通过轴承、连杆等机构和涵道连接，对其测量精度存在干扰以及只能测量拉力和扭矩，其它方向上的气动载荷无法测量的问题。本发明能够准确地检测出螺旋桨旋转时涵道所受的六维力，得到涵道的性能曲线，为涵道的选型及飞行器设计提供依据。

Description

一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及螺旋桨涵道测试领域，更具体地涉及一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置及方法。

背景技术

螺旋桨是一种靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为升力或推进力的装置。涵道风扇式螺旋桨，是一种在自由螺旋桨的外围设置涵道的推进装置。国内外很早就有人开始研究涵道风扇螺旋桨，并取得了很多研究成果，广泛应用于各种交通工具尤其是航空器中例如涵道风扇飞行器，直升机涵道尾桨，航模电动涵道风扇和水上飞机动力等。

螺旋桨运动时主要存在的阻力有空气摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。桨叶因高速圆周运动使叶尖处速度最高，诱导阻力比较大，对外界气流产生冲击造成噪声大，这是自由螺旋桨动力效率低的主要原因。自由螺旋桨由于是悬臂梁结构杆件，在气动作用下叶尖处容易变形导致效率进一步恶化，这是限制螺旋桨高速运动的瓶颈之一，也是螺旋桨飞机及直升机速度限制之关键。

由于叶尖处受涵道限制，冲击噪声减小。诱导阻力减少，而效率较高。在同样功率消耗下, 涵道风扇较同样直径的孤立螺旋桨, 会产生更大的推力。同时由于涵道的环括作用, 其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好,因此作为一种推力或升力装置, 被应用于飞行器设计当中。

为了得到涵道风扇式螺旋桨气动力性能需要对其进行测试试验，目前第一种测试方法是把涵道螺旋桨整体安装在测试台上，测量螺旋桨加涵道总体气动力。其缺点这种测试装置无法单独得到涵道的气动力性能参数。在申请号为CN201621175338.1的中国专利中公开了一种螺旋桨测试装置。即为第一种测量方法，采用拉力传感器实现测量涵道螺旋桨整体推力，其它分量气动载荷未实现测量。第二种测试方法螺旋桨和涵道分开测量，螺旋桨用成品拉力传感器和扭矩传感器测量其性能。在申请号为CN201710206883.5的中国专利中公开了一种测涵道共轴双旋翼无人机气动特性试验台。该测量台是采用第二种方法，采用拉力传感器及扭矩传感器分别测量螺旋桨和涵道的拉力和扭矩。涵道用另外一套成品拉力传感器和扭矩传感器测量其性能。其缺点一：成品拉力、扭矩传感器量程及空间尺寸不一定适用于涵道测量装置。其缺点二：拉力、扭矩传感器通过轴承、连杆等机构和涵道连接，对其测量精度存在干扰。缺点三：只能测量拉力和扭矩，其它方向上的气动载荷无法测量。

发明内容

为解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置及方法。

本发明采用的具体方案为：一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置，所述装置包括涵道、三分量天平、上框架、支撑腿,所述涵道内设置桨叶，所述涵道的外侧壁与三分量天平连接，所述三分量天平的底部与法兰筒的一端连接，所述法兰筒的另一端与上框架连接，所述上框架的下方与支撑腿连接。

所述的三分量天平包括上法兰，所述上法兰的下方设置四个柱梁，阻力应变片与侧力应变片分别设置在相邻的柱梁上，所述三分量天平的天平主体之间设置升力梁，所述升力梁上设置升力应变片，所述三分量天平的天平主体的下方设置下法兰。

所述涵道外侧壁通过连接座与三分量天平的上法兰连接。

所述三分量天平的下法兰与法兰筒连接。

所述支撑腿的底部设置底板，所述支撑腿的顶部设置调节法兰盘，所述调节法兰盘上设置腰型孔，所述支撑腿的外壁套有加强筒，所述加强筒的顶部设置通孔，所述腰型孔与通孔配合完成调节法兰盘与加强筒的连接。

所述调节法兰盘的上部为法兰盘，该法兰盘的中部设置延长杆，所述延长杆伸入到所述支撑腿的内部，所述延长杆的表面设置螺纹，所述支撑腿内部上方设置螺纹孔，所述延长杆伸入到所述螺纹孔内。

所述涵道的外侧壁设置4个三分量天平。

所述支撑腿的个数为4个，相邻的支撑腿之间采用加强肋固定，所述加强肋两端设置半圆环，所述半圆环内套入支撑腿。

另一方面，一种测量螺旋桨涵道气动力的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将4台所述三分量天平设置在涵道的外侧壁，试验时给四台三分量天平供电，四台三分量天平信号输出端和信号采集设备连接；四台三分量天平按逆时针顺序编号分别为第一三分量天平、第二三分量天平、第三三分量天平、第四三分量天平；

步骤二、测量第一三分量天平的纵向力、横向力、和侧向力；用采集设备采集三分量天平的纵向力、横向力和侧向力三分量的电压值输出并乘以三分量天平纵向力元系数横向力元系数和侧向力元系数，可以得到三分量天平纵向力、横向力、和侧向力；

步骤三、测量第二三分量天平的纵向力、横向力和侧向力，方法同步骤二；

步骤四、测量第三三分量天平的纵向力、横向力和侧向力，方法同步骤二；

步骤五、测量第四三分量天平的纵向力、横向力和侧向力，方法同步骤二；

步骤六、通过步骤二至步骤四得到的四台三分量天平纵向力、横向力和侧向力气动载荷运用测量组合方法可以得到涵道六分量气动力载荷。

所述的测量组合方法为：

Y₁=Ky₁×ΔU₁₁；X₁=Kx₁×ΔU₁₂；Z₁=Kz₁×ΔU₁₃ ；

Y₂=Ky₂×ΔU₂₁；X₂=Kx₂×ΔU₂₂；Z₂=Kz₂×ΔU₂₃ ；

Y₃=Ky₃×ΔU₃₁；X₃=Kx₃×ΔU₃₂；Z₃=Kz₃×ΔU₃₃ ；

Y₄=Ky₄×ΔU₄₁；X₄=Kx₄×ΔU₄₂；Z₄=Kz₄×ΔU₄₃ ；

Y=Y₁+Y₂+Y₃+Y₄；

X=X₁+X₂+X₃+X₄；

Z=Z₁+Z₂+Z₃+Z₄；

Mz=Y₁×R-Y₃×R；

Mx=Y₂×R-Y₄×R；

My=X₂×R+Z₃×R- X₄×R- Z₁×R；

其中：Y为涵道纵向力、X为涵道横向力、Z为涵道侧向力、Mz为涵道的俯仰力矩、Mx为涵道的滚转力矩、My为涵道的偏航力矩，

Mz为涵道俯仰力矩、Mx为涵道滚转力矩、My为涵道偏航力矩、R为涵道半径，

Y₁、X₁、Z₁分别为第一三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₁₁、ΔU₁₂、ΔU₁₃分别为第一三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₁为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₁为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₁为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数，

Y₂、X₂、Z₂分别为第二三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₂₁、ΔU₂₂、ΔU₂₃分别为第二三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₂为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₂为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₂为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数，

Y₃、X₃、Z₃分别为第三三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₃₁、ΔU₃₂、ΔU₃₃分别为第三三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₃为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₃为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₃为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数，

Y₄、X₄、Z₄分别为第四三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₄₁、ΔU₄₂、ΔU₄₃分别为第四三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₄为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₄为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₄为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

本发明公开了一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置，所述装置包括涵道、三分量天平、上框架、支撑腿,所述涵道内设置桨叶，所述涵道的外侧壁与三分量天平连接，所述三分量天平的底部与法兰筒的一端连接，所述法兰筒的另一端与上框架连接，所述上框架的下方与支撑腿连接。本发明在涵道外设置三分量天平，可以测量纵向、横向、侧向三方向的力。涵道承受的六分量气动力载荷通过4个连接座传递到三分量天平上，通过三分量天平的三个方向的力组合运算可以得到涵道全部气动力，解决了拉力、扭矩传感器通过轴承、连杆等机构和涵道连接，对其测量精度存在干扰以及只能测量拉力和扭矩，其它方向上的气动载荷无法测量的问题。

附图说明

图1是本发明所述装置示意图；

图2是本发明中涵道示意图；

图3是本发明中三分量天平结构示意图；

图4是本发明中支撑腿与上框架连接示意图；

图5是本发明中上框架示意图；

图6是本发明中支撑腿与加强肋连接示意图；

图7是本发明中支撑腿结构示意图；

图8是本发明中调节法兰盘示意图；

图9是本发明中加强筒示意图；

图10是本发明中涵道整体坐标系和四个三分量天平坐标系关系示意图。

其中，附图标记分别为：

1-桨叶；2-涵道；3-连接座；4-三分量天平；5-法兰筒；6-上框架；7-支撑腿；8-加强肋；9-半圆环；401-上法兰；402-柱梁；403-阻力应变片；404-侧力应变片；405-升力应变片；406-升力梁；407-下法兰；701-调节法兰盘；702-加强筒； 703-圆筒；704-底板。

实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合附图1-10，一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置，所述装置包括涵道2、三分量天平4、上框架6、支撑腿7,所述涵道2内设置桨叶1，所述涵道2的外侧壁与三分量天平4连接，所述三分量天平4的底部与法兰筒5的一端连接，所述法兰筒5的另一端与上框架6连接，所述上框架6的下方与支撑腿7连接。

所述的三分量天平4包括上法兰401，所述上法兰401的下方设置四个柱梁402，阻力应变片403与侧力应变片404分别设置在相邻的柱梁402上，所述三分量天平4的天平主体之间设置升力梁406，所述升力梁406上设置升力应变片405，所述三分量天平4的天平主体的下方设置下法兰407。

所述涵道2外侧壁通过连接座3与三分量天平4的上法兰401连接。

所述三分量天平4的下法兰407与法兰筒5连接。

所述支撑腿7的主体为圆筒703，所述支撑腿7的底部设置底板704，所述支撑腿7的顶部设置调节法兰盘701，所述调节法兰盘701上设置腰型孔，所述支撑腿7的外壁套有加强筒702，所述加强筒702的顶部设置通孔，所述腰型孔与通孔配合完成调节法兰盘701与加强筒702的连接。

所述调节法兰盘701的上部为法兰盘，该法兰盘的中部设置延长杆，所述延长杆伸入到所述支撑腿7的内部。

所述涵道2的外侧壁设置4个三分量天平4。

所述支撑腿7的个数为4个，相邻的支撑腿7之间采用加强肋8固定，所述加强肋8两端设置半圆环9，所述半圆环9内套入支撑腿7。

本发明另一方面提供一种测量螺旋桨涵道气动力的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将所述三分量天平4设置在涵道2外侧壁，试验时给四台三分量天平供5V电，四台三分量天平信号输出端和信号采集设备连接。四台三分量天平按逆时针顺序编号分别为第一三分量天平、第二三分量天平、第三三分量天平、第四三分量天平。

步骤二、测量第一三分量天平的纵向力Y₁、横向力X₁、和侧向力Z₁。用采集设备采集三分量天平1的纵向力、横向力和侧向力三分量的电压值输出ΔU₁、ΔU₂、ΔU₃并乘以三分量天平纵向力元系数Ky₁、横向力元系数Kx₁和侧向力元系数Kz₁，可以得到三分量天平纵向力Y₁、横向力X₁、侧向力Z₁。

步骤三、测量第二三分量天平的纵向力Y₂、横向力X₂和侧向力Z₂，方法同步骤二。

步骤四、测量第三三分量天平的纵向力Y₃、横向力X₃和侧向力Z₃，方法同步骤二。

步骤五、测量第四三分量天平的纵向力Y₄、横向力X₄和侧向力Z₄，方法同步骤二。

步骤六、通过步骤二至步骤四得到的四台三分量天平纵向力、横向力和侧向力气动载荷运用测量组合方法可以得到涵道六分量气动力载荷。

本发明中所述三分量天平4采用一块高强度钢整体加工而成，三分量天平4可以测量纵向、横向、侧向三方向的力。涵道承受的六分量气动力载荷通过4个连接座3传递到三分量天平上，通过三分量天平4测量的三个方向的力组合运算可以得到涵道全部气动力。

涵道气动力组合测量方法为：

Y₁=Ky₁×ΔU₁₁；X₁=Kx₁×ΔU₁₂；Z₁=Kz₁×ΔU₁₃ ；

Y₂=Ky₂×ΔU₂₁；X₂=Kx₂×ΔU₂₂；Z₂=Kz₂×ΔU₂₃ ；

Y₃=Ky₃×ΔU₃₁；X₃=Kx₃×ΔU₃₂；Z₃=Kz₃×ΔU₃₃ ；

Y₄=Ky₄×ΔU₄₁；X₄=Kx₄×ΔU₄₂；Z₄=Kz₄×ΔU₄₃ ；

Y=Y₁+Y₂+Y₃+Y₄；

X=X₁+X₂+X₃+X₄；

Z=Z₁+Z₂+Z₃+Z₄；

Mz=Y₁×R-Y₃×R；

Mx=Y₂×R-Y₄×R；

My=X₂×R+Z₃×R- X₄×R- Z₁×R；

以上各参数具体含义如下：

Y为涵道纵向力、X为涵道横向力、Z为涵道侧向力、Mz为涵道的俯仰力矩、Mx为涵道的滚转力矩、My为涵道的偏航力矩。

Mz为涵道俯仰力矩、Mx为涵道滚转力矩、My为涵道偏航力矩、R为涵道半径。

Y₁、X₁、Z₁分别为第一三分量天平的纵向力、横向力、侧向力。

ΔU₁₁、ΔU₁₂、ΔU₁₃分别为第一三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出。

Ky₁为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₁为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₁为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数。

Y₂、X₂、Z₂分别为第二三分量天平的纵向力、横向力、侧向力。

ΔU₂₁、ΔU₂₂、ΔU₂₃分别为第二三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出。

Ky₂为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₂为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₂为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数。

Y₃、X₃、Z₃分别为第三三分量天平的纵向力、横向力、侧向力。

ΔU₃₁、ΔU₃₂、ΔU₃₃分别为第三三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出。

Ky₃为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₃为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₃为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数。

Y₄、X₄、Z₄分别为第四三分量天平的纵向力、横向力、侧向力。

ΔU₄₁、ΔU₄₂、ΔU₄₃分别为第四三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出。

Ky₄为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₄为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₄为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数。

四个三分量天平4及涵道气动力载荷方向定义如图10所示。

本发明中涵道通过连接座3、三分量天平4、法兰筒5和上框架6相连接，上框架6和四个支撑腿7连接，四个支撑腿7的高度可以上下调节。支撑腿7和上框架6通过螺栓连接，上框架6通过水平尺确定整体水平之后，用螺栓固定。通过调节涵道的水平度及相对于螺旋桨在涵道轴向的不同位置，可以得到待测螺旋桨相对涵道的不同位置时的气动力性能。

所述涵道由硬质泡沫整体数控加工而成，在涵道周围相隔90度布置4个连接座3，连接座3和涵道采用高强度胶粘接相连。

所述三分量天平4上部通过法兰和连接座3连接，下部通过法兰和法兰筒5连接。所述三分量天平4可以测量纵向力Y、横向力X、侧向力Z三方向的力。纵向力Y测量元件由12片薄片梁组成，横向力X和侧向力Z的测量元件由四个柱梁组成。纵向力测量元件在纵向上具有很高的敏感性，在横向、侧向上具有很强的刚度，横向力和侧向力对其干扰较小。四个柱梁在横向、侧向上比较敏感，在纵向上有很强的高度，纵向力对其干扰较小。法兰筒5和上框架6通过法兰连接。

所述支撑腿7通过调节法兰盘701和上框架6连接。支撑腿7高度自由调节，调节原理：支撑腿7主体部分为圆钢管加工而成，下部焊接底板704，底板704可以和地轨连接；上部通过焊接在支撑腿7内部的钢套中的螺纹和调节法兰盘707的下方设置的延长杆与钢套螺纹连接7，调节法兰盘701在钢套螺纹中旋转，可以实现调节法兰上向运动。调节法兰盘701上沿圆周方向均布设置4个腰型孔，上框架6上相对应的位置沿圆周方向设有8个螺纹孔，这样能保证调节法兰盘701在所需的高度上至少有4个螺钉可以和螺纹孔连接。所述加强肋8通过半圆环9和支撑腿7相连，使4个支撑腿7拼接成一整体框架，起到加强作用。

本发明中桨叶1为现有机构，桨叶测试台安装在地轨上固定完成，在桨叶测试台周围安装此螺旋桨涵道气动力性能的装置。

四个支撑腿7通过连接底板704和地轨规定好后，用加强肋8和半圆环9使四个支撑腿牢固连接在一起。通过旋转调节法兰盘701初步调整好四个支撑腿7高度，使4个支撑腿7高度一致。上框架6和四个支撑腿7上的法兰连接在一起。用水平尺调节框架的水平度，框架调平后连接盘701用螺钉和框架相对应的螺纹孔连接。加强筒702上端法兰和调节法兰盘701对应螺纹孔连接，螺钉穿过四周均布的4个腰型孔和通孔螺纹固定，加强筒起到进一步加强固定的作用。

涵道2在四周均布4个T型槽。4个连接座3插到T型槽内，用高强度胶粘结在一起。上框架6上固定法兰筒5，三分量天平4的下法兰407和法兰筒5固定，上法兰401和连接座3固定。

三分量天平4主体部分直径100mm，长150mm，中心圆孔直径为60mm。设计载荷升力为400N，阻力为250N，侧力为250N。四个柱梁截面为10mm×10mm,升力元件厚度为3mm。

在4个升力元件上共布置16片应变片组成惠斯通电桥，在四个柱梁的前后两个柱梁上布置4片应变片组成惠斯通电桥，左右两个柱梁上布置4片应变片组成惠斯通电桥。升力元设计输出灵敏度为1mV/V，阻力元设计输出灵敏度为1mV/V。侧力元设计输出灵敏度为1mV/V。调节法兰盘701 上表面法兰均布4个腰型孔，中心圆直径为176mm。调节法兰盘701下表面均布12个螺纹孔，螺纹为M10，中心圆直径为128mm。加强筒702上表面法兰均布4个通孔，中心圆直径为128mm，侧壁均布4个U型槽。

首先在试验前需要校准出三分量天平升力元系数K_Y、阻力元系数K_X和侧力元系数K_Z。K_Y为升力和升力元输出电压之间的比例系数，K_X为阻力和阻力元输出电压之间的比例系数，K_Z为侧力和侧力元输出电压之间的比例系数。试验时由各元电桥的输出电压乘以各元的系数可以得到各元的载荷值。四台三分量天平测量的载荷通过涵道气动力测量组合方法可以得到涵道六分量气动力载荷。

本发明通过4个三分量天平组合测量涵道六分量气动力，能够准确地检测出螺旋桨旋转时涵道所受的六维力，得到涵道的性能曲线，为涵道的选型及飞行器设计提供依据。本发明涵道采用硬质泡沫数控加工而成，涵道具有重量轻加工方便，加工效率高，成本低等优点。涵道和连接座直径用高强度胶粘接，连接座和涵道之间的连接形状为T型结构，连接牢固可靠。本发明中设置高度调节法兰盘，通过四个高度调节法兰盘调节涵道的水平度及相对于螺旋桨在涵道轴向的不同位置，可以得到待测螺旋桨相对涵道的不同位置时的气动力性能。本发明中的三分量天平结构紧凑，加工方便，各元之间相互干扰较小。可以应用于飞行器螺旋桨涵道测试领域，本发明可靠，环境适用性和实用性较强。

以上附图及解释说明仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的具体保护范围不仅限以上解释说明，任何在本发明揭露的技术思路范围内，及根据本发明的技术方案加以简单地替换或改变，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种测量螺旋桨涵道气动力性能的装置，其特征在于，所述装置包括涵道（2）、三分量天平（4）、上框架（6）、支撑腿（7）,所述涵道（2）内设置桨叶（1），所述涵道（2）的外侧壁与三分量天平（4）连接，所述三分量天平（4）的底部与法兰筒（5）的一端连接，所述法兰筒（5）的另一端与上框架（6）连接，所述上框架（6）的下方与支撑腿（7）连接；所述的三分量天平（4）包括上法兰（401），所述上法兰（401）的下方设置四个柱梁（402），阻力应变片（403）与侧力应变片（404）分别设置在相邻的柱梁（402）上，所述三分量天平（4）的天平主体之间设置升力梁（406），所述升力梁（406）上设置升力应变片（405），所述三分量天平（4）的天平主体的下方设置下法兰（407）；所述涵道（2）外侧壁通过连接座（3）与三分量天平（4）的上法兰（401）连接;所述三分量天平（4）的下法兰（407）与法兰筒（5）连接； 所述涵道（2）的外侧壁设置4个三分量天平（4）。

2.根据权利要求1所述的测量螺旋桨涵道气动力性能的装置，其特征在于，所述支撑腿（7）的底部设置底板（704），所述支撑腿（7）的顶部设置调节法兰盘（701），所述调节法兰盘（701）上设置腰型孔，所述支撑腿（7）的外壁套有加强筒（702），所述加强筒（702）的顶部设置通孔，所述腰型孔与通孔配合完成调节法兰盘（701）与加强筒（702）的连接。

3.根据权利要求2所述的测量螺旋桨涵道气动力性能的装置，其特征在于，所述调节法兰盘（701）的上部为法兰盘，该法兰盘的中部设置延长杆，所述延长杆伸入到所述支撑腿（7）的内部，所述延长杆的表面设置螺纹，所述支撑腿（7）内部上方设置螺纹孔，所述延长杆伸入到所述螺纹孔内。

4.根据权利要求1所述的测量螺旋桨涵道气动力性能的装置，其特征在于，所述支撑腿（7）的个数为4个，相邻的支撑腿（7）之间采用加强肋（8）固定，所述加强肋（8）两端设置半圆环（9），所述半圆环（9）内套入支撑腿（7）。

5.一种测量螺旋桨涵道气动力的方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-4任一项所述的测量螺旋桨涵道气动力性能的装置实现，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将4台所述三分量天平设置在涵道的外侧壁，试验时给四台三分量天平供电，四台三分量天平信号输出端和信号采集设备连接；四台三分量天平按逆时针顺序编号分别为第一三分量天平、第二三分量天平、第三三分量天平、第四三分量天平；

步骤二、测量第一三分量天平的纵向力、横向力、和侧向力；用采集设备采集三分量天平的纵向力、横向力和侧向力三分量的电压值输出并乘以三分量天平纵向力元系数横向力元系数和侧向力元系数，可以得到三分量天平纵向力、横向力、和侧向力；

步骤三、测量第二三分量天平的纵向力、横向力和侧向力，方法同步骤二；

步骤四、测量第三三分量天平的纵向力、横向力和侧向力，方法同步骤二；

步骤五、测量第四三分量天平的纵向力、横向力和侧向力，方法同步骤二；

步骤六、通过步骤二至步骤四得到的四台三分量天平纵向力、横向力和侧向力气动载荷运用测量组合方法可以得到涵道六分量气动力载荷。

6.根据权利要求5所述的测量螺旋桨涵道气动力的方法，其特征在于，所述的测量组合方法为：

Y₁=Ky₁

ΔU₁₁；X₁=Kx₁×ΔU₁₂；Z₁=Kz₁×ΔU₁₃ ；

Y₂=Ky₂×ΔU₂₁；X₂=Kx₂×ΔU₂₂；Z₂=Kz₂×ΔU₂₃ ；

Y₃=Ky₃×ΔU₃₁；X₃=Kx₃×ΔU₃₂；Z₃=Kz₃×ΔU₃₃ ；

Y₄=Ky₄×ΔU₄₁；X₄=Kx₄×ΔU₄₂；Z₄=Kz₄×ΔU₄₃ ；

Y=Y₁+Y₂+Y₃+Y₄；

X=X₁+X₂+X₃+X₄；

Z=Z₁+Z₂+Z₃+Z₄；

Mz=Y₁×R-Y₃×R；

Mx=Y₂×R-Y₄×R；

My=X₂×R+Z₃×R- X₄×R- Z₁×R；

其中：Y为涵道纵向力、X为涵道横向力、Z为涵道侧向力、Mz为涵道的俯仰力矩、Mx为涵道的滚转力矩、My为涵道的偏航力矩，

Mz为涵道俯仰力矩、Mx为涵道滚转力矩、My为涵道偏航力矩、R为涵道半径，

Y₁、X₁、Z₁分别为第一三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₁₁、ΔU₁₂、ΔU₁₃分别为第一三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₁为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₁为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₁为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数，

Y₂、X₂、Z₂分别为第二三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₂₁、ΔU₂₂、ΔU₂₃分别为第二三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₂为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx2为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz2为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数，

Y₃、X₃、Z₃分别为第三三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₃₁、ΔU₃₂、ΔU₃₃分别为第三三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₃为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₃为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₃为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数，

Y₄、X₄、Z₄分别为第四三分量天平的纵向力、横向力、侧向力，

ΔU₄₁、ΔU₄₂、ΔU₄₃分别为第四三分量天平的纵向力元电压值输出、横向力元电压值输出、侧向力元电压值输出，

Ky₄为纵向力和纵向力元输出电压之间的比例系数，Kx₄为横向力和横向力元输出电压之间的比例系数，Kz₄为侧向力和侧向力元输出电压之间的比例系数。

Images