RU2287795C1 - Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment - Google Patents
Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287795C1 RU2287795C1 RU2005112619/28A RU2005112619A RU2287795C1 RU 2287795 C1 RU2287795 C1 RU 2287795C1 RU 2005112619/28 A RU2005112619/28 A RU 2005112619/28A RU 2005112619 A RU2005112619 A RU 2005112619A RU 2287795 C1 RU2287795 C1 RU 2287795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moment
- measurement
- dynamometric
- aerodynamic
- supports
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области аэромеханических измерений, в частности к измерению составляющих векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели летательных аппаратов в потоке аэродинамической трубы.The invention relates to the field of aeromechanical measurements, in particular to the measurement of the components of the aerodynamic force vectors and the moment acting on the model of aircraft in the flow of a wind tunnel.
Область применения - экспериментальная аэродинамика.Scope - experimental aerodynamics.
Зависимости составляющих векторов аэродинамической силы и момента от скорости потока, углового положения модели и других режимов испытаний являются основными аэродинамическими характеристиками летательного аппарата.The dependences of the components of the aerodynamic force vectors and the moment on the flow velocity, the angular position of the model, and other test modes are the main aerodynamic characteristics of the aircraft.
Количественное определение аэродинамических характеристик составляет цель испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах.Quantitative determination of aerodynamic characteristics is the goal of testing models of aircraft in wind tunnels.
Известно устройство для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента - механические аэродинамические весы, состоящие из жесткой рамы (расположенной за границами потока аэродинамической трубы) и связанных между собой рычажных систем, удерживающих ее в положении равновесия; выходные звенья рычажных механизмов соединены с динамометрами (См. энциклопедия Авиация, научное издательство "Большая Российская энциклопедия", Москва, 1994 г., стр.82. - Аэродинамические характеристики).A device is known for measuring the constituent vectors of aerodynamic force and moment — mechanical aerodynamic scales, consisting of a rigid frame (located outside the boundaries of the wind tunnel flow) and interconnected lever systems that hold it in equilibrium; the output links of linkages are connected to dynamometers (See Aviation Encyclopedia, Big Russian Encyclopedia Scientific Publishing House, Moscow, 1994, p. 82. - Aerodynamic characteristics).
Рама представляет собой конструкцию, охватывающую со всех сторон поток аэродинамической трубы, направленный перпендикулярно плоскости рамы.The frame is a structure covering on all sides the flow of the wind tunnel, directed perpendicular to the plane of the frame.
Модель устанавливается внутри рамы при помощи растяжек, представляющих собой металлические ленты с профилированным поперечным сечением, ориентированным вдоль потока. Составляющие аэродинамической силы и момента, действующие на испытываемую модель и ленты, передаются на раму и измеряются при помощи динамометров.The model is installed inside the frame using stretch marks, which are metal strips with a profiled cross section oriented along the flow. The components of the aerodynamic force and moment acting on the tested model and tapes are transmitted to the frame and measured using dynamometers.
Основным недостатком известного решения является низкая точность измерений, особенно такой важной характеристики летательного аппарата, как коэффициент лобового сопротивления современных пассажирских самолетов, который имеет величину, близкую или даже меньшую, коэффициента сопротивления лент.The main disadvantage of the known solution is the low accuracy of measurements, especially of such an important characteristic of an aircraft as the drag coefficient of modern passenger aircraft, which has a value close to or even lower than the drag coefficient of the tapes.
Поэтому для получения результата необходимо из измеренной характеристики вычесть коэффициент сопротивления лент.Therefore, to obtain the result, it is necessary to subtract the resistance coefficient of the tapes from the measured characteristic.
Коэффициент сопротивления лент определяется в "пустой" аэродинамической трубе при отсутствии модели на тех же, что и с моделью, режимах испытаний, что приводит к большим материальным затратам.The drag coefficient of the tapes is determined in the "empty" wind tunnel in the absence of a model in the same test modes as with the model, which leads to large material costs.
Кроме того, речь идет о разности двух близких физических величин, полученных в разных опытах, что приводит к снижению точности измерений.In addition, we are talking about the difference between two close physical quantities obtained in different experiments, which leads to a decrease in the measurement accuracy.
Наиболее близким является устройство для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента - весы тензометрические аэродинамические, состоящие из упругого тела, динамометрических элементов и тензорезисторов, преобразующих деформации чувствительных элементов в электрические сигналы. Динамометрические элементы выполнены вместе с телом и ориентированы так, чтобы деформация элемента, вызванная соответствующей составляющей аэродинамической силы или момента, была максимальной.The closest is a device for measuring the components of the aerodynamic force and moment vectors - aerodynamic tensometric scales, consisting of an elastic body, dynamometric elements and strain gauges that convert deformations of sensitive elements into electrical signals. Torque elements are made together with the body and are oriented so that the deformation of the element caused by the corresponding component of the aerodynamic force or moment is maximum.
Весы располагаются внутри испытываемой модели и представляют собой консоль, на одном конце которой жестко закреплена модель, а свободный конец соединен с опорой, являющейся стержневой державкой, идущей к механизму изменения углового положения модели (См. энциклопедия Авиация, научное издательство "Большая Российская энциклопедия", Москва, 1994 г., стр.134 - Весы аэродинамические, стр.224 - Измерения аэродинамические. Левицкий Н.П., Постнов А.И. и др. Измерение аэродинамических сил и моментов при помощи тензометрических весов. Измерительная техника №11, 1979 г.).The scales are located inside the tested model and represent a console, on one end of which the model is rigidly fixed, and the free end is connected to a support, which is a rod holder, which goes to the mechanism for changing the model’s angular position (See Aviation Encyclopedia, Big Russian Encyclopedia Scientific Publishing House, Moscow, 1994, p.134 - Aerodynamic scales, p.224 - Aerodynamic measurements.Levitsky N.P., Postnov A.I. et al. Measurement of aerodynamic forces and moments using tensometric scales. Measuring technique and
Отличительной особенностью известного решения является консольное крепление модели и установка весов на одной опоре, благодаря чему на весы не действуют внутренние силы, возникающие в модели, державке и других элементах конструкции. Весы находятся исключительно под воздействием аэродинамических нагрузок, приложенных к модели.A distinctive feature of the known solution is the cantilever mounting of the model and the installation of the scales on one support, so that the internal forces arising in the model, holder and other structural elements do not act on the scales. The balance is solely under the influence of aerodynamic loads applied to the model.
Основным недостатком известного решения является наличие державки в донном срезе модели. Часто требуемый по условиям прочности диаметр державки оказывается больше диаметра донного среза. В этом случае прибегают к искусственному увеличению геометрических размеров хвостовой части модели, заведомо искажая ее геометрию, что снижает точность определения аэродинамических характеристик модели.The main disadvantage of the known solution is the presence of a holder in the bottom section of the model. Often, the holder diameter required by the strength conditions is greater than the diameter of the bottom cut. In this case, they resort to an artificial increase in the geometric dimensions of the tail of the model, deliberately distorting its geometry, which reduces the accuracy of determining the aerodynamic characteristics of the model.
Другим источником погрешности является увеличение давления в донной области модели из-за наличия державки.Another source of error is the increase in pressure in the bottom region of the model due to the presence of a holder.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения.The task of the invention is to improve the accuracy of measurement.
Технический результат выражается в возможности измерять составляющие аэродинамической силы и момента, действующие на модель, оставаясь нечувствительными к аэродинамическим силам, действующим на ленты, поддерживающие модель, и к паразитной осевой силе, действующей между лентами, тем самым исключается влияние на результаты измерений степени натяжения лент и действующих на них аэродинамических сил.The technical result is expressed in the ability to measure the components of the aerodynamic force and moment acting on the model, while remaining insensitive to the aerodynamic forces acting on the tapes supporting the model and the parasitic axial force acting between the tapes, thereby eliminating the influence on the measurement results of the degree of tension of the tapes and aerodynamic forces acting on them.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента, содержащем многокомпонентные тензометрические весы, жестко соединенные с испытываемой моделью, опору, тензометрические весы закреплены на опорах, расположенных внутри модели и выполненных в виде натянутых носовой и хвостовых лент, содержат динамометрические элементы для измерения реакций опор, по которым рассчитываются величины нормальной силы Y, боковой силы Z, момента крена МX, момента тангажа MZ, момента рыскания МY и динамометрический элемент для измерения продольной составляющей Х вектора аэродинамической силы, выполненной в виде подвижной платформы, к которой крепится испытываемая модель, соединенная с неподвижным основанием при помощи упругих шарниров и чувствительных элементов, точки сопряжения чувствительных элементов Х с платформой и основанием расположены на одной плоскости, являющейся перпендикулярной плоскостью симметрии динамометрического элемента.The technical result is achieved in that in a device for measuring the components of the vectors of aerodynamic force and moment, containing multicomponent tensometric scales, rigidly connected to the tested model, a support, tensometric scales are fixed on supports located inside the model and made in the form of stretched nose and tail ribbons, contain load cells for measuring supports reactions for which calculated magnitude of the normal force Y, lateral force Z, roll moment M X, pitch moment M Z, points Rys anija M Y and load cell for measuring the longitudinal component of the X vector of aerodynamic force designed as a mobile platform to which is attached the tested model, coupled with the fixed base by means of elastic hinges and sensitive elements, points interfacing sensing elements X with the platform and the base are located on one plane, which is the perpendicular plane of symmetry of the dynamometric element.
Для более подробного пояснения предлагаемого устройства рассмотрим схему установки весов внутри модели, их конструкцию и уравнения измерения, связывающие составляющие векторов аэродинамической силы и момента с выходными сигналами весов.For a more detailed explanation of the proposed device, we consider the scheme for installing the scales inside the model, their design and measurement equations that connect the components of the aerodynamic force and moment vectors with the output signals of the scales.
На фиг. 1 показана схема установки весов внутри модели с опорами на носовую и хвостовую ленты;In FIG. 1 shows a diagram of the installation of scales inside the model with support on the bow and tail bands;
На фиг. 2 - схематизированная конструкция устройства;In FIG. 2 - schematic design of the device;
На фиг. 3 - схема нагружения устройства силой Y и моментом MZ;In FIG. 3 is a diagram of a device loading by a force Y and a moment M Z ;
На фиг. 4 показана эпюра изгибающих моментов и перерезывающих сил от действия силы Y;In FIG. 4 shows a plot of bending moments and cutting forces from the action of force Y;
На фиг. 5 - эпюра изгибающих моментов и перерезывающих сил от действия момента MZ;In FIG. 5 - plot of bending moments and cutting forces from the action of the moment M Z ;
На фиг. 6 - суммарная эпюра изгибающих моментов и перерезывающих сил от одновременного действия силы Y и момента MZ;In FIG. 6 is a summary diagram of bending moments and cutting forces from the simultaneous action of force Y and moment M Z ;
На фиг. 7 показано конструктивное исполнение динамометрических элементов, измеряющих реакции в опорах;In FIG. 7 shows a design of dynamometric elements measuring reactions in supports;
На фиг. 8 - расположение тензорезисторов и схема их соединения в измерительный мост.In FIG. 8 - the location of the strain gauges and the diagram of their connection to the measuring bridge.
Весы 1 через оси втулок 2 и 3 шарнирно соединены с носовой 4 и хвостовой 5 лентами. Весы снабжены двумя трехкомпонентными динамометрическими элементами (ДЭ) 6 и 7 для измерения составляющих Y, Z - силы. MY, MZ, MX - момента и ДЭ 8 для измерения продольной составляющей Х - силы.Scales 1 through the axis of the
ДЭ 8 состоит из жесткого неподвижного основания 9 и жесткой подвижной платформы 10. Основание и платформа соединены между собой, как правило, четырьмя пакетами плоских упругих шарниров 11. На чертеже каждый пакет состоит из 4-х шарниров. Две стойки 12 являются чувствительным элементом, преобразующим составляющую Х силы в электрический сигнал. Испытываемая модель 13 при помощи болтов 14 крепится к платформе 10. Начало связанной с моделью прямоугольной системы координат с осями X, Y, Z расположено в точке НК (начало координат), лежащей на оси Х весов.DE 8 consists of a rigid fixed base 9 and a rigid
Точка НК находится на расстоянии l1 и l2 от осей шарниров 2 и 3 носовой и хвостовой лент соответственно.The NK point is located at a distance of l 1 and l 2 from the axes of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Трехкомпонентный ДЭ 6 измеряет две силы реакции R1Y, R1Z в шарнире 2, направленные вдоль осей Y и Z, соответственно, и реактивный момент M1X вокруг оси X. Аналогично ДЭ 7 измеряет силы реакции R2Y и R2Z - в шарнире 3 и реактивный момент М2X вокруг оси X.The three-component DE 6 measures two reaction forces R 1Y , R 1Z in the
По результатам измерений указанных величин определяются пять составляющих векторов аэродинамической силы и момента в связанной с моделью системе координат:Based on the measurement results of these quantities, five components of the aerodynamic force and moment vectors are determined in the coordinate system associated with the model:
Y=R1Y+R2Y; Z=R1Z+R2Z; MZ=R1Yl1-R2Yl2; МY=R1Zl1-R2Zl2; МX=М1X+М2X Y = R 1Y + R 2Y ; Z = R 1Z + R 2Z ; M Z = R 1Y l 1 -R 2Y l 2 ; M Y = R 1Z l 1 -R 2Z l 2 ; M X = M 1X + M 2X
Составляющая вдоль оси Х (продольная аэродинамическая сила) измеряется, как отмечалось ранее, ДЭ 8.The component along the X axis (longitudinal aerodynamic force) is measured, as noted earlier, DE 8.
Сила Х прикладывается к подвижной платформе 10 и через упругие шарниры 11 передается к чувствительным элементам 12.The force X is applied to the
Деформации чувствительных элементов измеряются при помощи тензорезисторов, наклеенных на чувствительные элементы и включенных в тензометрический мост.Deformations of the sensitive elements are measured using strain gauges glued to the sensitive elements and included in the strain gauge bridge.
В данной схеме на весы, кроме измеряемых составляющих силы и момента, действует паразитная внутренняя осевая сила, направленная вдоль оси X. Основным источником паразитной осевой силы является реакция R1 в шарнире 2 носовой ленты. Последняя раскладывается на две составляющих: R1x - действующую вдоль оси Х весов и R1t - действующую вдоль ленты.In this scheme, in addition to the measured components of force and moment, the parasitic internal axial force directed along the X axis acts on the balance. The main source of parasitic axial force is the reaction R 1 in the
Коэффициент жесткости весов в осевом направлении во много раз больше коэффициента жесткости ленты вдоль оси X. По этой причине паразитная осевая сила R1x практически вся приложена к весам.The axial stiffness coefficient of the balance is many times greater than the tape stiffness coefficient along the X axis. For this reason, the parasitic axial force R 1x is almost completely applied to the balance.
ДЭ 6 и 7 имеют нулевую чувствительность в направлении оси Х весов и не реагируют на осевую силу.DE 6 and 7 have zero sensitivity in the direction of the X axis of the balance and do not respond to axial force.
В известном решении весы, как отмечалось ранее, крепятся на одной опоре, и паразитная осевая сила отсутствует.In the known solution, the scales, as noted earlier, are mounted on one support, and parasitic axial force is absent.
При креплении их на двух опорах весы будут в полной мере чувствовать паразитную осевую силу, так как она физически совпадает с измеряемой составляющей X.When they are mounted on two supports, the balance will fully feel the parasitic axial force, since it physically coincides with the measured component X.
В предлагаемом решении ДЭ 8 выполнен таким образом, что он чувствует только составляющую Х аэродинамической силы и не реагирует на паразитную осевую силу R1x.In the proposed solution, DE 8 is made in such a way that it senses only component X of the aerodynamic force and does not respond to parasitic axial force R 1x .
Последнее достигается тем, что ДЭ 8 снабжен жесткой подвижной платформой 10, к которой крепится испытываемая модель 13.The latter is achieved by the fact that DE 8 is equipped with a rigid
Платформа при помощи плоских упругих шарниров 11 соединена с основанием 9. Между платформой и основанием расположены чувствительные элементы 12, деформации которых измеряются.The platform using flat
Точки 0-0 сопряжения чувствительных элементов с платформой и основанием расположены на одной плоскости, являющейся перпендикулярной плоскостью симметрии динамометрического элемента 8.The points 0-0 of the interface of the sensitive elements with the platform and the base are located on the same plane, which is the perpendicular plane of symmetry of the dynamometer element 8.
Под действием паразитной осевой силы R1X основание 9 из-за большого поперечного сечения испытывает незначительные деформации. При этом в силу симметрии конструкции точки 0-0 продолжают оставаться на одной линии, и сигнальных деформаций чувствительных элементов не происходит.Under the action of a parasitic axial force R 1X, the base 9 experiences insignificant deformations due to the large cross section. In this case, due to the symmetry of the structure, the points 0-0 continue to remain on the same line, and signal deformation of the sensitive elements does not occur.
Действие измеряемой составляющей Х вызывает смещение точки 0, расположенной на подвижной платформе вправо. В результате линия 0-0, а с ней и чувствительные элементы принимают S-образную форму и на плоских гранях элементов появляются сигнальные деформации.The action of the measured component X causes the displacement of the point 0 located on the moving platform to the right. As a result, the line 0-0, and with it the sensitive elements take an S-shape, and signal deformations appear on the flat faces of the elements.
Важным вопросом является чувствительность весов к температуре, особенно к температурным градиентам.An important issue is the sensitivity of the balance to temperature, especially to temperature gradients.
Температурные градиенты вызывают неравномерные температурные деформации элементов конструкции, и, как следствие, температурные напряжения.Temperature gradients cause uneven temperature deformations of structural elements, and, as a result, temperature stresses.
В данном случае потенциально наиболее уязвимым к действию градиентов является ДЭ 8, к которому крепится испытываемая модель.In this case, the DE 8, to which the tested model is attached, is potentially the most vulnerable to the action of gradients.
При изменении температуры газового потока температура модели изменяется, и на участке между болтами крепления модели возникают температурные напряжения, которые в виде усилий передаются на подвижную платформу.When the temperature of the gas stream changes, the temperature of the model changes, and temperature stresses arise in the area between the model mounting bolts, which are transferred to the mobile platform in the form of forces.
В силу симметрии конструкции ДЭ 8 деформация платформы, так же, как и действие паразитной осевой силы, не вызывает сигнальных деформаций чувствительных элементов.Due to the symmetry of the DE 8 structure, deformation of the platform, as well as the action of parasitic axial force, does not cause signal deformations of sensitive elements.
Таким образом, предлагаемая конструкция ДЭ 8 является нечувствительной к паразитной осевой силе и температурной деформации модели.Thus, the proposed design of DE 8 is insensitive to spurious axial force and thermal deformation of the model.
Для более полного пояснения существа предлагаемого решения ниже рассматривается пример трехкомпонентного устройства для измерения продольной X, нормальной Y и составляющих вектора аэродинамической силы и составляющей MZ (момент тангажа).For a more complete explanation of the essence of the proposed solution, we consider below an example of a three-component device for measuring longitudinal X, normal Y, and components of the aerodynamic force vector and component M Z (pitch moment).
Заметим, что для ленточной подвески модели подобное устройство является основным. Если используется стоечный вариант крепления модели, измеряются все шесть составляющих векторов аэродинамической силы и момента.Note that for the belt suspension of the model, such a device is the main one. If a rack mount option is used, all six component vectors of aerodynamic force and moment are measured.
На фиг. 2 показана схематизированная конструкция трехкомпонентного устройства.In FIG. 2 shows a schematic design of a three-component device.
Как видно из фиг. 2, в средней части тензовесов располагается элемент LX для измерения составляющей X. На некотором расстоянии от этого элемента с двух его сторон находятся два динамометрических элемента длиной L, предназначенных для измерения нормальной Y составляющей вектора аэродинамической силы и составляющей MZ вектора момента (момент тангажа). Легко видеть, что тензовесы представляют собой балку с шарнирно закрепленными концами (фиг. 3). Поперечное сечение балки имеет вертикальную ось симметрии, приложенные нагрузки действуют в вертикальной плоскости симметрии, и изгиб балки происходит в этой же плоскости.As can be seen from FIG. 2, in the middle part of the tensile weights there is an element L X for measuring component X. At some distance from this element on its two sides there are two dynamometric elements of length L, designed to measure the normal Y component of the aerodynamic force vector and component M Z of the moment vector (pitch moment ) It is easy to see that the tensile weights are a beam with pivotally fixed ends (Fig. 3). The cross section of the beam has a vertical axis of symmetry, the applied loads act in the vertical plane of symmetry, and the beam is bent in the same plane.
Построим эпюру изгибающих моментов и перерезывающих сил при действии силы Y, для чего определим реакции в опоре ив опоре .We plot the bending moments and cutting forces under the action of the force Y, for which we define the reactions in the support willow .
Соответствующие реакции равны:The corresponding reactions are:
Эпюра изгибающих моментов и перерезывающих сил от действия силы Y изображена на фиг. 4. Как следует из фиг. 4, изгибающий момент от реакции на плече l1 равен изгибающему моменту от реакции на плече l2 в точке приложения силы Y. При нагружении балки моментом MZ в опорах возникнут равные по величине и противоположные по направлению реакцииA plot of bending moments and cutting forces from the action of force Y is shown in FIG. 4. As follows from FIG. 4, the bending moment from the reaction on the shoulder l 1 is equal to the bending moment from the reaction on the shoulder l 2 at the point of application of force Y. When loading the beam with the moment M Z in the supports, equal in magnitude and opposite in the direction of reaction
Эпюра изгибающих моментов и перерезывающих сил от действия момента MZ изображена на фиг 5.The plot of bending moments and cutting forces from the action of the moment M Z is shown in Fig. 5.
Суммарная эпюра изгибающих моментов от действия силы Y и момента MZ изображена на фиг. 6.The total plot of bending moments from the action of force Y and moment M Z is shown in FIG. 6.
Как видно из фиг. 6, в опоре А действует суммарная реакция , равная разности реакций от действий силы Y и момента MZ.As can be seen from FIG. 6, in support A, the total reaction equal to the difference of reactions from the action of force Y and moment M Z.
В опоре Б суммарная реакция равна сумме реакций от действия силы Y и момента MZ.In support B, the total reaction equal to the sum of the reactions from the action of the force Y and the moment M Z.
Сумма реакций в опорах равна действующей силе Y.The sum of the reactions in the supports is equal to the effective force Y.
Разность изгибающих моментов и равна измеряемому моменту MZ. Действительно:Difference in bending moments and equal to the measured moment M Z. Really:
Реакции и , служащие для определения Y и MZ, измеряются динамометрическими элементами 1, 2 (фиг. 2), поперечные оси которых проходят через сечения I-I и II-II (фиг. 6). Как следует из эпюр фигуры 6, в сечении I-I действует перерезывающая сила и изгибающий момент , а в сечении II-II - сила и изгибающий момент .Reactions and used to determine Y and M Z are measured by dynamometric elements 1, 2 (Fig. 2), the transverse axes of which pass through sections II and II-II (Fig. 6). As follows from the diagrams of figure 6, in section II there is a cutting force and bending moment , and in section II-II - force and bending moment .
Оба динамометрических элемента имеют одинаковую конструкцию, поперечное сечение которой показано на фиг. 7. Конструкция состоит из двух расположенных горизонтально балок а и вытянутой вдоль вертикальной оси балки b. Собственно балка b является чувствительным элементом. Действие перерезывающей силы Q вызывает в балке касательные напряжения, которые при помощи тензорезисторов, наклеенных на вертикальные грани балки, преобразуются в электрический сигнал. Балки а служат для защиты чувствительного элемента от действия изгибающих моментов MI и МII. Угловая жесткость балок а вокруг оси Z значительно выше соответствующей жесткости балки b, и изгибающие моменты воспринимаются, в основном, балками а. Напротив, линейная жесткость балок а вдоль оси Y соизмерима с жесткостью балки b, и измеряемая сила Q в заданной пропорции подводится к чувствительному элементу b.Both load cells have the same construction, the cross section of which is shown in FIG. 7. The design consists of two horizontally arranged beams a and elongated along the vertical axis of the beam b. Actually beam b is a sensitive element. The action of the shearing force Q causes tangential stresses in the beam, which, with the help of strain gauges glued to the vertical edges of the beam, are converted into an electrical signal. Beams a serve to protect the sensitive element from the action of bending moments M I and M II . The angular stiffness of the beams a around the Z axis is much higher than the corresponding stiffness of the beam b, and bending moments are perceived mainly by beams a. On the contrary, the linear stiffness of the beams a along the Y axis is commensurate with the stiffness of the beam b, and the measured force Q in a given proportion is applied to the sensitive element b.
На фиг. 8 показано расположение тензорезисторов на вертикальных гранях балки b и схема включения тензорезисторов в измерительный мост.In FIG. Figure 8 shows the location of the strain gages on the vertical faces of the beam b and the diagram of the inclusion of strain gages in the measuring bridge.
На фиг. 8 показаны направления максимальной чувствительности тензорезисторов R1, R2 (R3), (R4). Тензорезисторы, заключенные в скобки, расположены на противоположной грани балки b.In FIG. 8 shows the directions of maximum sensitivity of the strain gages R 1 , R 2 (R 3 ), (R 4 ). The brackets are located on the opposite side of the beam b.
Знак "плюс" на схеме обозначает положительное, "минус" - отрицательное приращение сопротивления тензорезисторов от силы Q, действующей в положительном направлении:The plus sign in the diagram indicates a positive, minus - a negative increment of the resistance of the strain gauges from the force Q acting in the positive direction:
UП - напряжение питания моста,U P - supply voltage of the bridge,
ΔU - выходной сигнал моста, пропорциональный силе Q. Δ U is the output signal of the bridge, proportional to the force Q.
С целью получения размерных величин реакций и производится калибровка весов. Для этого весы при помощи болтов 14 (фиг. 1) крепятся к жесткому основанию так, чтобы ось весов заняла строго горизонтальное положение.In order to obtain dimensional reaction values and Calibration is performed. To do this, the scales with bolts 14 (Fig. 1) are attached to a rigid base so that the axis of the balance is in a strictly horizontal position.
После чего через шарниры 2 и 3 осуществляется нагружение весов гирями с различным весом Q. По полученным данным строится зависимость ΔU от Q и определяются коэффициенты наклона, которые используются в дальнейшем для определения реакций и по измеренным значениям ΔU.Then, through the
По известным реакциям вычисляются: According to known reactions are calculated:
В выражении для MZ входят расстояния l1 и l2. Последние определяются следующим образом. Измеряется базовое расстояние l между осями шарниров 2 и 3 фиг. 1, которое равно l=l1+l2.The expression for M Z includes the distances l 1 and l 2 . The latter are defined as follows. The base distance l between the axes of the
Расстояние l1 от оси шарнира 2 до точки НК - на оси весов (фиг. 1) задается заранее. Оно выбирается таким образом, чтобы точка НК совпадала с условным центром масс модели либо находилась в непосредственной близости от него. После изготовления весов точка НК наносится на весы в виде керна или риски.The distance l 1 from the axis of the
В дальнейшем измерение моментов, действующих на модель, будет производиться относительно этой точки.In the future, the measurement of the moments acting on the model will be made relative to this point.
Итак, применение многокомпонентных тензометрических весов оригинальной конструкции, жестко соединенных с испытываемой моделью, которая в определенных точках крепится к весам, закрепленных на опорах, выполненных в виде натянутых носовой и хвостовой лент и расположенных внутри модели, позволяет измерять составляющие аэродинамической силы и момента, действующие на модель, оставаясь нечувствительными к аэродинамическим силам, действующим на поддерживающие модель ленты, и к паразитной осевой силе, действующей между лентами, тем самым исключается влияние на результаты измерений степени натяжения лент и действующих на них аэродинамических сил и, как следствие, позволяет повысить точность измерений.So, the use of multicomponent tensometric scales of the original design, rigidly connected to the tested model, which at certain points is attached to the scales, mounted on supports made in the form of tensioned nose and tail bands and located inside the model, allows to measure the components of aerodynamic force and moment acting on model, remaining insensitive to the aerodynamic forces acting on the supporting model of the tape, and to the parasitic axial force acting between the tapes, thereby The influence on the measurement results of the degree of tension of the tapes and the aerodynamic forces acting on them is examined, and, as a result, it makes it possible to increase the accuracy of measurements.
Применение внутримодельных тензовесов позволит повысить экономическую эффективность из-за отсутствия необходимости определять коэффициенты сопротивления лент в "пустой" трубе при отсутствии модели на тех же, что и с моделью, режимах испытаний, а также точность определения аэродинамических характеристик модели.The use of intramodel weights will increase economic efficiency due to the absence of the need to determine the drag coefficients of the tapes in the "empty" pipe in the absence of a model on the same as with the model, test modes, as well as the accuracy of determining the aerodynamic characteristics of the model.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005112619/28A RU2287795C1 (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005112619/28A RU2287795C1 (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2287795C1 true RU2287795C1 (en) | 2006-11-20 |
Family
ID=37502418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005112619/28A RU2287795C1 (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287795C1 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506551C2 (en) * | 2012-05-14 | 2014-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Bench for measurement of mass, coordinates of centre of mass and moment of inertia of item |
RU2562273C2 (en) * | 2013-11-12 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item |
RU2562445C2 (en) * | 2013-11-26 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Test bench for measurement of stato-dynamic characteristics of physical objects |
RU2561829C2 (en) * | 2013-08-22 | 2015-09-10 | Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" (АО "ГРЦ Макеева") | Method and device for determination of aircraft aerodynamics |
CN106840593A (en) * | 2017-03-02 | 2017-06-13 | 中国航天空气动力技术研究院 | A kind of measurement apparatus and method for measuring blended configuration's vehicle rudder hinge moment |
CN107860552A (en) * | 2017-12-26 | 2018-03-30 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | A kind of measurement apparatus of fanjet nacelle spillage drag |
CN108318217A (en) * | 2018-03-22 | 2018-07-24 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | A kind of six component multi-disc beam balances for hanger CTS experiments in parallel |
CN108645592A (en) * | 2018-06-27 | 2018-10-12 | 空气动力学国家重点实验室 | A kind of double balance twayblade support devices for transonic wind tunnel twin-fuselage configuration aircraft |
CN113932966A (en) * | 2021-09-15 | 2022-01-14 | 航天科工防御技术研究试验中心 | Gas rudder force measuring device, system and application method |
-
2005
- 2005-04-27 RU RU2005112619/28A patent/RU2287795C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Левицкий Н.П., Постнов А.И. и др. Измерение аэродинамических сил и моментов при помощи тензометрических весов. Измерительная техника. №11/1979. Энциклопедия "Авиация", Большая российская энциклопедия. - М., 1994, с.134, с.224. * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506551C2 (en) * | 2012-05-14 | 2014-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Bench for measurement of mass, coordinates of centre of mass and moment of inertia of item |
RU2561829C2 (en) * | 2013-08-22 | 2015-09-10 | Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" (АО "ГРЦ Макеева") | Method and device for determination of aircraft aerodynamics |
RU2562273C2 (en) * | 2013-11-12 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item |
RU2562445C2 (en) * | 2013-11-26 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Test bench for measurement of stato-dynamic characteristics of physical objects |
CN106840593A (en) * | 2017-03-02 | 2017-06-13 | 中国航天空气动力技术研究院 | A kind of measurement apparatus and method for measuring blended configuration's vehicle rudder hinge moment |
CN106840593B (en) * | 2017-03-02 | 2023-11-10 | 中国航天空气动力技术研究院 | Measuring device and method for measuring hinge moment of control surface of fusion layout aircraft |
CN107860552B (en) * | 2017-12-26 | 2023-10-24 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Measuring device for overflow resistance of turbofan engine nacelle |
CN107860552A (en) * | 2017-12-26 | 2018-03-30 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | A kind of measurement apparatus of fanjet nacelle spillage drag |
CN108318217A (en) * | 2018-03-22 | 2018-07-24 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | A kind of six component multi-disc beam balances for hanger CTS experiments in parallel |
CN108645592A (en) * | 2018-06-27 | 2018-10-12 | 空气动力学国家重点实验室 | A kind of double balance twayblade support devices for transonic wind tunnel twin-fuselage configuration aircraft |
CN108645592B (en) * | 2018-06-27 | 2024-02-06 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Double-balance double-blade supporting device for transonic wind tunnel double-fuselage layout aircraft |
CN113932966A (en) * | 2021-09-15 | 2022-01-14 | 航天科工防御技术研究试验中心 | Gas rudder force measuring device, system and application method |
CN113932966B (en) * | 2021-09-15 | 2023-12-12 | 航天科工防御技术研究试验中心 | Force measuring device, system and application method of gas rudder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2287795C1 (en) | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment | |
US7918143B2 (en) | Platform balance | |
CN108195554B (en) | Six-component optical fiber aerodynamic force measurement balance and output signal combination method | |
CA1047055A (en) | Constant moment weigh scale with floating flexure beam | |
US20070006652A1 (en) | Load measuring sensor and method | |
US3949603A (en) | Strain gage transducer | |
US5056361A (en) | Dual strain gage balance system for measuring light loads | |
CN110220621A (en) | A kind of rail head of rail formula strain gauge for the detection of rail truck Super leaning load | |
RU2287796C1 (en) | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment | |
RU2717746C1 (en) | Multicomponent tensometric balance | |
RU2651627C1 (en) | Stand for measurement of loads influencing on the object of aviation equipment | |
RU2595321C1 (en) | Five-component strain-gage weigher | |
US2785569A (en) | Wind tunnel force and moment measuring device | |
US20050120808A1 (en) | Platform balance | |
US20060191355A1 (en) | Platform balance | |
CN214621666U (en) | Pneumatic characteristic synchronous testing device of train-bridge combined system | |
RU127464U1 (en) | STAND FOR MEASURING VERTICAL LOAD AFFECTING THE OBJECT OF AERONAUTICAL ENGINEERING | |
RU2697570C1 (en) | Device for measuring aerodynamic force and torque | |
RU2247952C2 (en) | Dynamometer | |
RU2681251C1 (en) | Hinge moment of the rejected surface measurement device | |
RU2283483C1 (en) | Device for measuring tractive force | |
WO2009027951A1 (en) | A load measuring device | |
CN114441070A (en) | Roeberg structure sensor with unbalance loading resisting function and weighing equipment | |
RU2781860C1 (en) | Stand for measuring aerodynamic forces and moments | |
RU2396533C1 (en) | Pressure cell |