CN202372333U - 带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平 - Google Patents

带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平 Download PDF

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刘喜贺
邱俊文
王天昊
陶爱华
徐越
黄丹
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Abstract

本实用新型为带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平。为解决片式舵面铰链力矩天平实验舵面法向力和压心位置测量准确度不高问题，本实用新型给出技术方案是：天平整体为片式结构，第一测量单元[1]和第二测量单元[2]相互垂直布置，第一测量单元[1]由四个片梁结构形式的测量元件组成，分别为第一测量元件[3]、第二测量元件[4]、第三测量元件[5]和第四测量元件[6]，第二测量单元[2]由六个片梁结构形式的支撑片和测量元件组成，分别为第一支撑片[9]、第二支撑片[10]、第三支撑片[11]、第四支撑片[12]和第五测量元件[7]、第六测量元件[8]，天平利用第一测量单元[1]测量法向力、铰链力矩和滚转力矩，利用第二测量单元[2]测量轴向力，实验数据经过复合计算得出舵面总的气动力载荷，进而准确求得舵面法向力和压心位置。

Description

带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平
一、技术领域
本实用新型涉及带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平。 
二、背景技术
风洞铰链力矩实验主要是实验预测飞行器各种操纵面(又称舵面)气动特性，铰链力矩的大小和压心位置是选择舵面形状和转轴位置的依据。长期以来，片式舵面铰链力矩天平通常设计为三分量，即铰链力矩以及法向力和法向力绕飞行器轴线的滚转力矩，不带轴向力。三分量天平只适用于天平轴系和舵面轴系重合的情况。否则，不能忽略天平轴向力的影响。不然，随着舵面偏角增大，舵面法向力误差会越来越大。 
实际上，由于模型尺度小，用于安装测量天平的空间有限，通常都是将天平置于厚度相对较大机翼内部，天平轴系与舵面轴系不重合。此时，在舵面偏角较大时，天平轴向力将会很大，不应忽略。所以，三分量的片式舵面铰链力矩天平存在不能对轴向力测量的问题。 
三、发明内容
为了克服片式舵面铰链力矩天平存在的不带轴向力测量的问题，本实用新型给出带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平结构型式，提出更为完整的舵面空间测力体系结构，提高了风洞铰链力矩实验舵面法向力和压心位置测量的准确度。 
本实用新型的技术方案是：带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平，天平整体为片式结构，第一测量单元[1]和第二测量单元[2]相互垂直布置，第一测量单元[1]由四个片梁结构的测量元件构成，分别布置在第一测量单元[1]的中间位置和两侧，中间位置为两个测量元件，两侧各一个测量元件，第二测量单元[2]由六个片梁结构形式的支撑片和 测量元件组成，对称分布在天平轴线两侧。 
与现有技术相比本实用新型的特点和进步在于：由于增加了天平轴向力的测量单元，从而能够准确的计算出舵面总的气动力载荷，进而得到精确的舵面法向力和压心位置。而传统片式舵面铰链力矩天平没有轴向力测量单元，只能近似得到舵面的法向力和压心位置。 
本实用新型的片式结构与常规片式结构三分量天平相比具有更为完整的空间测力体系元件结构。 
本实用新型能够提高风洞铰链力矩实验测量准确度，特别是舵面法向力和压心位置的实验数据准确度，实用价值较大。 
四、附图说明
图1为带有轴向力测量的四分量铰链力矩天平结构示意图； 
图2为带有轴向力测量的四分量铰链力矩天平结构剖面示意图。 
其中：1为第一测量单元，2为第二测量单元，3、4、5、6、7、8分别为第一测量元件、第二测量元件、第三测量元件、第四测量元件、第五测量元件和第六测量元件，9、10、11、12分别为第一支撑片、第二支撑片、第三支撑片和第四支撑片。 
五、具体实施方式
结合附图，给出如下实施例，对本实用新型的技术方案作进一步说明。 
带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平，天平整体为片式结构，第一测量单元[1]和第二测量单元[2]相互垂直布置，第一测量单元[1]由四个片梁结构形式的第一测量元件[3]、第二测量元件[4]、第三测量元件[5]和第四测量元件[6]构成，分别布置在第一测量单元[1]的中间位置和两侧，中间位置为两个测量元件，两侧各一个测量元件，第二测量单元[2]由六个片梁结构形式的第一支撑片[9]、第二支撑片[10]、第三支撑片[11]、第四支撑片[12]和第五测量元件[7]、第六测量元件[8] 组成，对称分布在天平轴线两侧。 
如图1所示，本实用新型技术方案得以实现，天平结构由两组相互垂直布置的第一测量单元[1]和第二测量单元[2]组成，为片式结构。第一测量单元[1]用于测量法向力、铰链力矩和滚转力矩，第二测量单元[2]用于测量轴向力。在第一测量单元[1]中，利用中间位置的第二测量元件[4]和第三测量元件[5]测量铰链力矩，利用两侧的第一测量元件[3]和第四测量元件[6]测量法向力和滚转力矩。第二测量单元[2]由六个片梁结构形式的支撑片和测量单元组成，对称分布在天平轴线两侧，利用第五测量元件[7]和第六测量元件[8]测量轴向力。 
如图1和图2所示，天平结构由两组相互垂直布置的第一测量单元[1]和第二测量单元[2]组成，测量单元为片式结构且相互垂直布置。第一测量单元[1]含有四个测量元件(附图中3、4、5、6)，第二测量单元[2]含有四个支撑片(附图中9、10、11、12)和两个测量元件(附图中7、8)，测量元件和支撑片均为片梁结构形式。利用第一测量单元[1]中的第二测量元件[4]和第三测量元件[5]测量铰链力矩，利用第一测量元件[3]和第四测量元件[6]测量法向力和滚转力矩。利用第二测量单元[2]中第五测量元件[7]和第六测量元件[8]测量轴向力。 
利用第一测量单元[1]测量铰链力矩、法向力和滚转力矩，利用第二测量单元[2]测量轴向力。 
利用第一测量单元[1]中第二测量元件[4]和第三测量元件[5]测量铰链力矩，利用第一测量元件[3]和第四测量元件[6]测量法向力和滚转力矩。 
利用第二测量单元[2]中第五测量元件[7]和第六测量元件[8]测量轴向力。 

Claims (1)

1.带有轴向力测量的四分量风洞铰链力矩实验天平，其特征在于：天平整体为片式结构，第一测量单元[1]和第二测量单元[2]相互垂直布置，第一测量单元[1]由四个片梁结构形式的第一测量元件[3]、第二测量元件[4]、第三测量元件[5]和第四测量元件[6]组成，分别布置在第一测量单元[1]的中间位置和两侧，第一测量单元[1]完成法向力、铰链力矩和滚转力矩的测量，第二测量单元[2]由六个片梁结构形式的第一支撑片[9]、第二支撑片[10]、第三支撑片[11]、第四支撑片[12]和第五测量元件[7]、第六测量元件[8]组成，分别对称分布在天平轴线两侧，第二测量单元[2]完成轴向力的测量。 
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