CN208060123U - 一种内嵌式平尾气动力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内嵌式平尾气动力测量装置,包括固定端和平尾安装端，所述固定端包括连接杆和固定平板，连接杆与固定平板之间设置有剪切凹槽，所述固定端和平尾安装端为一个整体钢结构，固定平板与平尾安装端之间通过加工形成弹形梁，所述弹形梁上和剪切凹槽内设置有若干应变片。本实用新型电桥测量全部采用剪切应变敏感型电阻应变片，减小了气动力作用下测量装置的变形幅度，保证了测量装置与模型的连接间隙；采用剪切凹槽测量滚转力矩，克服了片式测量装置滚转力矩分量灵敏度输出不足，提高了该分量测量的准确度。同时，该测量装置可根据需要，快速、方便、准确更换调整平尾安装角度。

Description

一种内嵌式平尾气动力测量装置

技术领域

本发明涉及飞行器风洞试验测量技术领域，特别是涉及测量飞行器平尾气动力的一种内嵌式平尾气动力测量装置。

背景技术

飞行器的平尾是调整飞行姿态的重要部件，其安装位置以及不同飞行状态下的安装角均要由风洞试验进行先期研究。而目前，国内多数风洞配备的平尾气动力测量装置是片式测量装置,如胡国风·TH2002A整体式天平设计计算报告·四川：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所·2009.03，贺德馨·风洞天平·北京：国防工业出版社·2001.05。主要包含：固定端、测量元件和模型端，所述固定端用于固定整个测量装置；所述模型端用于固定平尾；所述测量元件置于固定端和模型端之间，且为一整体薄板结构，通过在薄板表面粘贴应变片用于测量平尾的气动力。这种片式平尾测量装置已广泛应用于国内多座风洞。但是，该装置具有如下缺点：刚度小，且刚度交叉，平尾的滚转力矩测量准度较差。因此，设计一种刚度大、且能准确测量平尾气动力的测量装置，将有利于提高平尾试验鉴定能力，为飞行器的平尾设计提供强有力的风洞试验数据支撑。

发明内容

本发明的目的是针对上述的问题，提出一种内嵌式平尾气动力测量装置，以便提高飞行器平尾风洞试验的安全性以及试验数据的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种内嵌式平尾气动力测量装置,包括固定端和平尾安装端，所述固定端包括连接杆和固定平板，连接杆与固定平板之间设置有剪切凹槽，所述固定端和平尾安装端为一个整体钢结构，固定平板与平尾安装端之间通过加工形成弹形梁，所述弹形梁上和剪切凹槽内设置有若干应变片。

在上述技术方案中，所述固定平板与平尾安装端之间具有三个连接面，其对称的两个连接面加工有弹性梁，另一个连接面固定平板与平尾安装端之间不接触。

在上述技术方案中，所述弹形梁上和剪切凹槽内的应变片为剪切应变敏感型电阻应变片。

在上述技术方案中，所述弹形梁包括弹性I形梁和弹性X形梁。

在上述技术方案中，所述弹形梁或者全部为弹性I形梁，或者全部为弹性X形梁，或者弹性I形梁和弹性X形梁混合使用。

在上述技术方案中，两个连接面上的弹性梁对称设置，弹性梁的种类和数量均对称。

在上述技术方案中，所述连接杆的两侧与固定平板之间设置有连接耳片。

在上述技术方案中，所述连接耳片上设置有转轴安装孔，通过转轴用于连接变安装角装置。

在上述技术方案中，所述连接杆的端部设置有固定通孔，所述固定通孔通过固定连接件与变安装角装置连接。

在上述技术方案中，变安装角装置上设置有扇形孔，通过变安装角装置与连接耳片相互转动，以及改变扇形孔与连接杆上固定通孔的位置，进而改变平尾的安装角。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

电桥测量全部采用剪切应变敏感型电阻应变片，减小了气动力作用下测量装置的变形幅度，保证了测量装置与模型的连接间隙；采用剪切凹槽测量滚转力矩，克服了片式测量装置滚转力矩分量灵敏度输出不足，提高了该分量测量的准确度。同时，该测量装置可根据需要，快速、方便、准确更换调整平尾安装角度，为不同安装形式的飞行器平尾气动力对比提供了鉴定平台。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明一种内嵌式平尾气动力测量装置的主视图；

图2为图1所示一种内嵌式平尾气动力测量装置的立体图；

图3为图1所示一种内嵌式平尾气动力测量装置的应变片粘贴位置图；

图4为图1所示一种内嵌式平尾气动力测量装置的应变片组桥示意图；

图5为图1所示一种内嵌式平尾气动力测量装置的立体图（带变安装角装置和平尾模型）；

图6为图1所示一种内嵌式平尾气动力测量装置的侧视图（带变安装角装置和平尾模型）；

其中：1是接杆、2是剪切凹槽、3是连接耳片、4是固定平板，5是I形梁，6是平尾安装端，7是X形梁；

图3、图4中的数字是应变片的编号。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1

如图1、图2所示， 本发明所述的一种具有如下结构的测量平尾气动力装置而解决的，该内嵌式平尾气动力测量装置包括：连接杆、剪切凹槽、连接耳片、固定平板、弹性I形梁、弹性X形梁、平尾安装端，所述连接杆、剪切凹槽、连接耳片、固定平板组成固定端，所述弹性I形梁、弹性X形梁组成的弹性梁，所述固定端与平尾安装端除通过弹性梁连接外，其他部分均不接触，所述平尾安装端上安装平尾模型，所述弹性I形梁、弹性X形梁和剪切凹槽上粘贴应变片，所述连接杆与连接耳片通过转轴与支撑件和变安装角装置连接。

如图3所示，32片应变片分别粘贴在四个弹性I形梁5、两个弹性X形梁7上，粘贴时确保应变片在每个弹性I形梁5、弹性X形梁7上对称，且每片应变片的引出线与测量导线连接，并组成如图4的应变片组桥，每组电桥输出差分电压信号，在多分量力传感器校准架上进行标定，获取分量信号与分量加载载荷的关系，得到测量装置的校准公式系数。风洞试验时，根据校准公式和数据采集系统测量的该五分量测量装置的电压输出值，经过解算即可得到模型所受到的气动载荷。静态校准得到的电压与校准载荷的函数关系，就可以得到平尾所受的气动载荷。各分量信号与各组桥输出信号的关系是：

升力(Y)=B1+B2+B3+B4

阻力(X)=B5+B6

俯仰(Mx)= B7+B8

滚转(Mz)= B2+B4-B1-B2

偏航(My)=B5-B6

B1～B8组桥均采用4片桥，各组桥输出电压公式如下：

其中：为电桥的输出信号，；

为应变片的灵敏系数，；

为组桥激励电压，；

为每个组桥上各应变片产生的应变。

图5为本发明装置带变安装角装置和平尾模型的立体图，平尾模型由固定平板上的两个翼型状盖板以及平尾安装端两侧的平尾端共同组成，用以模拟真实平尾外形。同时，盖板和平尾端亦能防止气流进入该装置的弹性I形梁5和弹性X形梁7，避免气流对测量结果带来干扰。变安装角装置由支撑端、扇形孔和测量装置连接端组成，支撑端用以固定变安装角装置，测量装置连接端与连接耳片3铰接，通过改变扇形孔与连接杆1端部上的固定通孔的连接位置，进而改变平尾的安装角。扇形孔的位置可根据需要测试的平尾安装角进行设计加工。

图6为本发明装置带变安装角装置和平尾模型的侧视图。

实施例2

与实施例1相比，除去变安装角装置不同外，内嵌式平尾气动力测量装置的其他结构均是相同的。变安装角装置可以是其他形式的插孔、凹槽等结构。

实施例3

实施例1相比，除去变安装角装置上的支撑件不同外，内嵌式平尾气动力测量装置的其他结构均是相同的。支撑件亦可根据扇形孔的形式进行设计，从而不仅可以实现平尾安装角的变化，还可实现平尾装置滚转角、偏航角的变化。

需指出，该发明不仅可以用于平尾，还可用于其他扁平外形装置的气动力测量；不仅可用于气动力测量，还可用于其他受力形式的测量。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于包括固定端和平尾安装端，所述固定端包括连接杆和固定平板，连接杆与固定平板之间设置有剪切凹槽，所述固定端和平尾安装端为一个整体钢结构，固定平板与平尾安装端之间通过加工形成弹形梁，所述弹形梁上和剪切凹槽内设置有若干应变片；

所述固定平板与平尾安装端之间具有三个连接面，其对称的两个连接面加工有弹性梁，另一个连接面固定平板与平尾安装端之间不接触；

所述弹形梁上和剪切凹槽内的应变片为剪切应变敏感型电阻应变片。

2.根据权利要求1所述的一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于所述弹形梁包括弹性I形梁和弹性X形梁。

3.根据权利要求2所述的一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于所述弹形梁或者全部为弹性I形梁，或者全部为弹性X形梁，或者弹性I形梁和弹性X形梁混合使用。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于两个连接面上的弹性梁对称设置，弹性梁的种类和数量均对称。

5.根据权利要求1所述的一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于所述连接杆的两侧与固定平板之间设置有连接耳片。

6.根据权利要求5所述的一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于所述连接耳片上设置有转轴安装孔，通过转轴用于连接变安装角装置。

7.根据权利要求5所述的一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于所述连接杆的端部设置有固定通孔，所述固定通孔通过固定连接件与变安装角装置连接。

8.根据权利要求7或6所述的一种内嵌式平尾气动力测量装置,其特征在于变安装角装置上设置有扇形孔，通过变安装角装置与连接耳片相互转动，以及改变扇形孔与连接杆上固定通孔的位置，进而改变平尾的安装角。