CN211784181U

CN211784181U - 用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平

Info

Publication number: CN211784181U
Application number: CN202020477826.8U
Authority: CN
Inventors: 舒海峰; 向立光
Original assignee: Ultra High Speed Aerodynamics Institute China Aerodynamics Research and Development Center
Current assignee: Ultra High Speed Aerodynamics Institute China Aerodynamics Research and Development Center
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-03

Abstract

本实用新型公开了一种用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平，包括：一体组成的模型端、测量段和固定端，所述模型端设置为1:5标准锥面，在锥面上设置有键槽和楔键槽；所述测量段采用四柱梁形式；所述固定端设置为1：5标准锥面；所述模型端与测量段、测量段与固定端之间均采用圆柱面过渡；所述铰链力矩天平的固定端之后，设置有带倒角的凸台，凸台的中心设置有螺纹孔；天平安装座，所述铰链力矩天平固定在天平安装座上。

Description

用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平

技术领域

本实用新型涉及一种用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平，属于风洞试验技术领域。

背景技术

模型舵面铰链力矩试验是飞行器研制阶段的重要风洞试验项目之一，其目的是为了准确预测各控制舵面的气动力和相对于转轴的铰链力矩的大小，为舵机选择、气动外形设计和结构设计提供依据。

铰链力矩试验装置设计时，被测舵面与铰链力矩天平的模型端连接，天平的固定端与飞行器模型主体连接，被测舵面与模型主体之间必须保留一定宽度的缝隙，以保证天平能够产生一定的应变，进而准确测量被测舵面的气动力和力矩。由于存在缝隙，试验过程中，外部气流必然会通过缝隙对天平测量结果产生影响。特别是在高超声速试验条件下，外部气流的温度和压力较高，对天平测量结果的影响非常明显。为尽量避免外部气流直接作用到天平上，通常将铰链力矩天平设计在模型主体的内腔之中，并在被测舵面和天平之间安装隔热套。这是目前铰链力矩试验装置设计最常用的布局方式。

对升力体构型的高超声速吸气式飞行器而言，通过改变尾喷管扩张角，可以为天平、隔热套和支杆的安装预留足够的空间。因此，采用上述设计方案开展相关试验。对轴对称构型高超声速吸气式飞行器而言，由于推进系统的尾喷管占据了飞行器尾部的大部分空间，若采用与升力体构型相同的改型方式，则有两个矛盾的问题难以兼顾：(1)内流道单边大幅向内收缩，能够为天平提供较大的安装空间，天平尺寸限制较小，同时支杆也可以设计地较为粗壮，有效地保证试验装置的刚度，但另一方面，收缩过大可能会导致内流道发生壅塞，改变外流流场结构，影响测量结果的可靠性；(2)内流道收缩不足则会严重限制天平和支杆的尺寸，导致安装不便和试验装置刚度不足，试验风险大幅提高。因此，必须采用横穿尾喷管的布局方式。而采用这种方式必须要解决的问题是：(1)尽量减小内外流同时对天平加热造成的温度效应；(2)角度变换的便捷性。

因此，探索一种适用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平设计方法对今后在高超声速风洞中开展此类试验具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平，包括：

一体组成的模型端、测量段和固定端，所述模型端设置为1:5标准锥面，在锥面上设置有键槽和楔键槽；所述测量段采用四柱梁形式；所述固定端设置为1：5标准锥面；所述模型端与测量、测量段与固定端之间均采用圆柱面过渡；所述铰链力矩天平的固定端之后，设置有带倒角的凸台，凸台的中心设置有螺纹孔；

天平安装座，所述铰链力矩天平固定在天平安装座上。

优选的是，所述天平安装座包括一体组成的底板和矩形凸台；所述矩形凸台的中心设置有1:5标准锥面孔；在1:5标准锥面孔的底部设置有圆孔，且圆孔位于底板上；所述底板上设置有矩形槽Ⅰ，矩形槽Ⅰ的中部设置与圆孔连通的矩形槽Ⅱ；所述矩形凸台的侧面设置有天平走线槽；所述铰链力矩天平固定在天平安装座的方式为：在所述矩形槽Ⅱ放置回字形角度片，将铰链力矩天平的带倒角的凸台设置在回字形角度片的中心孔内，并通过螺钉与凸台的中心设置的螺纹孔进行连接，将铰链力矩天平的固定端与天平安装座拉紧连接，所述螺钉的头部顶紧在回字形角度片的外表面。

优选的是，所述铰链力矩天平的固定端上设置有天平固定端隔热套，所述铰链力矩天平的模型端上设置有天平模型端隔热套；所述天平固定端隔热套和天平模型端隔热套均为玻璃钢隔热套，所述天平固定端隔热套的内锥面与固定端相匹配设置，所述天平固定端隔热套的外锥面与矩形凸台的中心设置的1:5标准锥面孔相匹配设置；所述天平固定端隔热套的柱面上设置有用于天平走线的U型槽Ⅰ；所述天平模型端隔热套的上端的内锥面与模型端的 1:5标准锥面相匹配设置，且所述天平模型端隔热套的上端设置有与模型端的键槽和楔键槽相匹配的隔热套键槽和隔热套楔键槽；所述天平模型端隔热套的下端的最小内径大于上端的最大内径；所述天平模型端隔热套的下端套设在所述天平固定端隔热套上，且不与天平固定端隔热套的外壁接触；所述天平模型端隔热套的下端设置有用于天平走线的U型槽Ⅱ，所述U型槽Ⅰ和U 型槽Ⅱ相对设置。

本实用新型至少包括以下有益效果：使用本实用新型的铰链力矩天平，能够在有效降低天平温度效应、保证试验装置刚度和角度变换便捷性的条件下通过高超声速风洞试验准确获得轴对称通气模型舵面的气动力特性，为飞行器设计提供可靠的试验数据依据。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本实用新型的铰链力矩天平的整体结构示意图；

图2为本实用新型的铰链力矩天平的另一视角的结构示意图；

图3为本实用新型的铰链力矩天平的局部结构示意图；

图4为本实用新型的铰链力矩天平的剖面结构示意图；

图5为本实用新型的铰链力矩天平的局部结构示意图；

图6为本实用新型的铰链力矩天平的另一视角的结构示意图；

图7为本实用新型的铰链力矩天平的另一视角的结构示意图；

图8为本实用新型的铰链力矩天平的天平安装座的结构示意图；

图9为本实用新型的铰链力矩天平的天平安装座的另一视角的结构示意图；

图10为本实用新型的铰链力矩天平的局部结构示意图；

图11为本实用新型的铰链力矩天平的局部结构示意图；

图12为本实用新型的铰链力矩天平的局部结构示意图；

图13为本实用新型的铰链力矩天平的局部结构示意图；

图14为本实用新型的铰链力矩天平的局部剖面结构示意图；

图15为本实用新型的回形角度片的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1～15示出了本实用新型的一种用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平，包括：一体组成的模型端20、测量段21和固定端22，所述模型端20设置为1:5标准锥面，在锥面上设置有键槽200和楔键槽201；所述测量段21采用四柱梁形式；所述固定端22设置为1：5标准锥面；所述模型端20与测量段21、测量段21与固定端22之间均采用圆柱面过渡；所述铰链力矩天平2的固定端22之后，设置有带倒角的凸台23，凸台23的中心设置有螺纹孔230，作为天平拉紧孔；

天平安装座6，所述铰链力矩天平2固定在天平安装座6上。

在上述技术方案中，所述天平安装座6包括一体组成的底板60和矩形凸台61；所述矩形凸台61的中心设置有1:5标准锥面孔610；在1:5标准锥面孔610的底部设置有圆孔611，且圆孔611位于底板60上；所述底板60上设置有安装非测量舵的矩形槽Ⅰ601，矩形槽Ⅰ601的中部设置与圆孔611连通的矩形槽Ⅱ602，所述矩形凸台61的侧面设置有天平走线槽612；所述铰链力矩天平2固定在与天平安装座6的方式为：在所述矩形槽Ⅱ602放置回字形角度片7，将铰链力矩天平2的带倒角的凸台23设置在回字形角度片7的中心孔70内，并通过螺钉231与凸台23的中心设置的螺纹孔230进行连接，将铰链力矩天平2的固定端22与天平安装座6拉紧连接，所述螺钉231的头部顶紧在回字形角度片7的外表面，在这种技术方案中，通过改变回字形角度片内边与外边的相对转角实现安装在铰链力矩天平模型端的测量舵的舵面偏角的变化，回字形角度片外侧左右两边与天平安装座配合，前后两边与天平安装座前后两侧留有一定缝隙，内侧与天平立方体头部(凸台23)配合。

在上述技术方案中，所述铰链力矩天平2的固定端22上设置有天平固定端隔热套220，所述铰链力矩天平的模型端20上设置有天平模型端隔热套 203；所述天平固定端隔热套220和天平模型端隔热套203均为玻璃钢隔热套，所述天平固定端隔热套220的内锥面与固定端22相匹配设置，所述天平固定端隔热套220的外锥面与矩形凸台61的中心设置的1:5标准锥面孔610相匹配设置；所述天平固定端隔热套220的柱面上设置有用于天平走线的U型槽Ⅰ204；所述天平模型端隔热套203的上端的内锥面与模型端20的1:5标准锥面相匹配设置，且所述天平模型端隔热套203的上端设置有与模型端20的键槽200和楔键槽201相匹配的隔热套键槽2030和隔热套楔键槽2031；所述天平模型端隔热套203的下端2033的最小内径大于上端2034的最大内径；所述天平模型端隔热套203的下端套设在所述天平固定端隔热套220上，且不与天平固定端隔热套220的外壁接触；所述天平模型端隔热套203的下端设置有用于天平走线的U型槽Ⅱ2032，所述U型槽Ⅰ204和U型槽Ⅱ2032 相对设置；在上述技术方案中，通过模型端20上设置的键槽200和楔键槽 201、以及天平模型端隔热套203的上端设置的隔热套键槽2030和隔热套楔键槽2031，以键连接的方式实现天平模型端隔热套与模型端的连接，以及实现模型端与测量舵的连接。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平，其特征在于，包括：

一体组成的模型端、测量段和固定端，所述模型端设置为1:5标准锥面，在锥面上设置有键槽和楔键槽；所述测量段采用四柱梁形式；所述固定端设置为1：5标准锥面；所述模型端与测量段、测量段与固定端之间均采用圆柱面过渡；所述铰链力矩天平的固定端之后，设置有带倒角的凸台，凸台的中心设置有螺纹孔；

天平安装座，所述铰链力矩天平固定在天平安装座上。

2.如权利要求1所述的用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平，其特征在于，所述天平安装座包括一体组成的底板和矩形凸台；所述矩形凸台的中心设置有1:5标准锥面孔；在1:5标准锥面孔的底部设置有圆孔，且圆孔位于底板上；所述底板上设置有矩形槽Ⅰ，矩形槽Ⅰ的中部设置与圆孔连通的矩形槽Ⅱ；所述矩形凸台的侧面设置有天平走线槽；所述铰链力矩天平固定在天平安装座的方式为：在所述矩形槽Ⅱ放置回字形角度片，将铰链力矩天平的带倒角的凸台设置在回字形角度片的中心孔内，并通过螺钉与凸台的中心设置的螺纹孔进行连接，将铰链力矩天平的固定端与天平安装座拉紧连接，所述螺钉的头部顶紧在回字形角度片的外表面。

3.如权利要求1所述的用于轴对称通气模型舵面气动力测量的铰链力矩天平，其特征在于，所述铰链力矩天平的固定端上设置有天平固定端隔热套，所述铰链力矩天平的模型端上设置有天平模型端隔热套；所述天平固定端隔热套和天平模型端隔热套均为玻璃钢隔热套，所述天平固定端隔热套的内锥面与固定端相匹配设置，所述天平固定端隔热套的外锥面与矩形凸台的中心设置的1:5标准锥面孔相匹配设置；所述天平固定端隔热套的柱面上设置有用于天平走线的U型槽Ⅰ；所述天平模型端隔热套的上端的内锥面与模型端的1:5标准锥面相匹配设置，且所述天平模型端隔热套的上端设置有与模型端的键槽和楔键槽相匹配的隔热套键槽和隔热套楔键槽；所述天平模型端隔热套的下端的最小内径大于上端的最大内径；所述天平模型端隔热套的下端套设在所述天平固定端隔热套上，且不与天平固定端隔热套的外壁接触；所述天平模型端隔热套的下端设置有用于天平走线的U型槽Ⅱ，所述U型槽Ⅰ和U型槽Ⅱ相对设置。