CN203037441U - 单分量杆式低速铰链力矩测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置，包括天平安装基座、杆式单分量天平、翼根轴承座和翼稍轴承座，天平安装基座与垂尾处机身连接，杆式单分量天平的法兰端通过定位止口与天平安装基座连接，杆式单分量天平的变形端为转轴，转轴上开有多个角度定位销孔，并通过角度定位销孔与方向舵连接，翼根轴承座的一端与垂尾的翼根连接，翼根轴承座的另外一端与垂尾连接，翼稍轴承座的一端与垂尾的翼稍连接，翼稍轴承座的另外一端与垂尾连接，翼根轴承座和翼稍轴承座内分别安装有轴承。本装置能够有效分离出其余载荷干扰元，并进行快速消扰，具有体积小、简单实用的优点，准确度指标一般都小于2‰，精确度指标都小于1‰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置。
背景技术
低速风洞铰链力矩试验主要是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或四分量，即铰链力矩以及法向力、绕飞行器轴线的滚转力矩、轴向力。三分量天平只适用于天平校准中心与舵面转轴线重合的情况，一般都会存在两心距，造成试验测量准确度不高。数据处理时必须通过迭代的方式才能计算出铰链力矩，中间误差大，有时候还会由于迭代次数多出现不收敛的情况。
一般情况下，舵面的法向力载荷比较大，尤其在舵面的压心、天平校准中心与舵面的转轴线不重合的情况下，法向力带来的附加力矩会给铰链力矩主元的测量带来很大的干扰。随着舵面偏角增大，舵面法向力的干扰会随着增加。以往风洞试验测得的铰链力矩的准确度指标一般都大于1％，精确度指标都大于3‰，很难满足型号试验发展的需要。
飞机设计对风洞试验数据精准度的要求不断提高，风洞试验朝着精细化的方向发展。作为风洞试验中力/力矩测量装置，测力天平的性能直接影响试验数据的准确性。新型单分量杆式低速铰链力矩天平为提高风洞测力试验准精度提供有效解决途径，在风洞试验测量领域具有广阔的应用前景。
发明内容
基于以上不足之处，本实用新型提供一种用于低速风洞铰链力矩试验的单分量杆式铰链力矩测量装置，本结构能够消除其余五元载荷特别是法向力对于铰链力矩主元干扰所产生的测量偏差，实现准确测量飞机操纵面铰链力矩的要求，解决低速铰链力矩风洞试验铰链力矩精准度不高的现状。
本实用新型主要通过下述技术方案得以实现：
一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置，包括天平安装基座、杆式单分量天平、翼根轴承座和翼稍轴承座，天平安装基座与垂尾处机身连接，杆式单分量天平的法兰端通过定位止口与天平安装基座连接，杆式单分量天平的变形端为转轴，转轴上开有多个角度定位销孔，并通过角度定位销孔与方向舵连接，翼根轴承座的一端与垂尾的翼根连接，翼根轴承座的另外一端与垂尾连接，翼稍轴承座的一端与垂尾的翼稍连接，翼稍轴承座的另外一端与垂尾连接，翼根轴承座和翼稍轴承座内分别安装有轴承。
本实用新型还具有如下特征：
1、翼根轴承座内轴承的轴线、翼稍轴承座内轴承的轴线、方向舵面转轴线和杆式单分量天平的校准轴线同轴。
2、所述的杆式单分量天平采用16片应变片组成2组惠斯顿电桥进行信号测量。
3、所述的转轴长240mm，直径25mm。
4、应变片电阻阻值均为350欧姆。
本装置能够有效分离出其余载荷干扰元，并进行快速消扰，具有结构巧妙、体积小、简单实用的优点，准确度指标一般都小于2‰，精确度指标都小于1‰。本实用新型对于提高低速铰链力矩试验精准度指标具有重要作用，其应用前景十分广阔。本装置已成功应用于我国C919飞机低速铰链力矩试验。
附图说明：
图1为单分量杆式低速铰链力矩测量装置安装示意图；
图2为单分量杆式低速铰链力矩天平结构示意图；
图3为单分量杆式低速铰链力矩天平测量元件布置示意图；
图4为单分量杆式低速铰链力矩天平惠斯顿桥路图。
具体实施方式：
下面结合附图举例详细说明本实用新型的具体实施方式。
实施例1
如图1、图2所示，本实施例应用于C919飞机模型的方向舵低速铰链力矩的测量，该装置包括天平安装基座23、杆式单分量天平22、翼根轴承座和翼稍轴承座，天平安装基座与垂尾24处机身连接，杆式单分量天平22的法兰端27通过定位止口28与天平安装基座23连接，杆式单分量天平22的变形端为转轴25，转轴25上开有多个角度定位销孔20，方向舵19每更换一个角度采用直径为8mm、1∶50的内螺纹圆锥销将方向舵19和转轴固定，翼根轴承座21的一端与垂尾24的翼根连接，翼根轴承座21的另外一端与垂尾24连接，翼稍轴承座28的一端与垂尾24的翼稍连接，翼稍轴承座28的另外一端与垂尾24连接，翼根轴承座21和翼稍轴承座24内分别安装有轴承。翼根轴承座内轴承的轴线、翼稍轴承座内轴承的轴线、方向舵面转轴线17和杆式单分量天平的校准轴线26同轴，从而确保试验测量数据准确。转轴长240mm，直径25mm。
采用轴承安装的方式可以限制住天平除绕舵面转轴线旋转外其余五个自由度，从而将其余五分量载荷分离出来，通过将天平校准轴线与舵面转轴线设计成一体的方式可以有效的消掉其余载荷由于两心距带来的附加载荷对于铰链力矩主元的干扰。
实施例2
如图3-4所示，杆式单分量天平的应变梁29上采用16片应变片组成2组惠斯顿电桥进行信号测量，组件方式为力矩组桥，第一应变片1、第四应变片4组成桥臂与第五应变片5、第八应变片8组成桥臂组成惠斯顿桥路的第一对桥臂，第二应变片2、第三应变片3组成桥臂与第六应变片6、第七应变片7组成桥臂组成惠斯顿桥路第二对桥臂，第一和第二对桥臂通过漆包线连成第一全桥电路，同样，第九应变片9、第十二应变片12组成桥臂与第十三应变片13、第十六应变片16组成桥臂组成惠斯顿桥路的第三对桥臂，第十应变片10、第十一应变片11组成桥臂与第十四应变片14、第十五应变片15组成桥臂组成惠斯顿桥路第四对桥臂，第三和第四对桥臂通过漆包线连成第二全桥电路，应变片电阻阻值均为350欧姆。采用并行桥路叠加的方式可以将输出信号增加一倍。
本装置通过轴承连接的方式，有效分离出其余五元载荷特别是法向力干扰源，通过将天平校准轴线与舵面转轴线设计成重合的方式消除法向力对于铰链力矩主元的干扰。通过这种结构可以限制住除绕舵面转轴线旋转外的其余五个自由度，大大的减小其余载荷特别是法向力对于铰链力矩主元测量的干扰，提高低速铰链力矩试验测量的精准度。
Claims (5)
1.一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置，包括天平安装基座、杆式单分量天平、翼根轴承座和翼稍轴承座，其特征在于：天平安装基座与垂尾处机身连接，杆式单分量天平的法兰端通过定位止口与天平安装基座连接，杆式单分量天平的变形端为转轴，转轴上开有多个角度定位销孔，并通过角度定位销孔与方向舵连接，翼根轴承座的一端与垂尾的翼根连接，翼根轴承座的另外一端与垂尾连接，翼稍轴承座的一端与垂尾的翼稍连接，翼稍轴承座的另外一端与垂尾连接，翼根轴承座和翼稍轴承座内分别安装有轴承。
2.根据权利要求1所述的一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置，其特征在于：翼根轴承座内轴承的轴线、翼稍轴承座内轴承的轴线、方向舵面转轴线和杆式单分量天平的校准轴线同轴。
3.根据权利要求1所述的一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置，其特征在于：所述的转轴长240mm，直径25mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置，其特征在于：所述的杆式单分量天平的应变梁上采用16片应变片组成2组惠斯顿电桥进行信号测量。
5.根据权利要求4所述的一种单分量杆式低速铰链力矩测量装置，其特征在于：所述的应变片电阻阻值均为350欧姆。
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