RU2781860C1 - Stand for measuring aerodynamic forces and moments - Google Patents
Stand for measuring aerodynamic forces and moments Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781860C1 RU2781860C1 RU2021138648A RU2021138648A RU2781860C1 RU 2781860 C1 RU2781860 C1 RU 2781860C1 RU 2021138648 A RU2021138648 A RU 2021138648A RU 2021138648 A RU2021138648 A RU 2021138648A RU 2781860 C1 RU2781860 C1 RU 2781860C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- measuring
- axis
- dynamometer
- measure
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, применяемой в аэродинамическом эксперименте, и предназначено для измерения сил и моментов, действующих на модели объектов, находящихся в потоке воздуха аэродинамической трубы, например модели объектов авиационной техники.The invention relates to a measuring technique used in an aerodynamic experiment, and is intended to measure the forces and moments acting on models of objects located in the air flow of a wind tunnel, for example, models of aircraft equipment.
При испытаниях модели объекта, находящейся в потоке воздуха аэродинамической трубы, или ее составной части для определения воздействующей на модель или ее часть суммарной аэродинамической силы определяют ее составляющие по трем ортогональным осям, а также аэродинамические моменты вокруг этих осей. Все эти величины являются важными характеристиками аэродинамических свойств исследуемой модели объекта.When testing a model of an object located in the air flow of a wind tunnel, or its component, to determine the total aerodynamic force acting on the model or its part, its components are determined along three orthogonal axes, as well as aerodynamic moments around these axes. All these quantities are important characteristics of the aerodynamic properties of the object model under study.
Известен стенд для измерения вертикальной нагрузки, воздействующей на объект авиационной техники (патент на полезную модель РФ №127464, МПК8 G01M 9/06, опубликовано 27.04.2013, Бюл. №12). Стенд содержит динамометрическую платформу с закрепленным на ней объектом, установленную на неподвижную опорную раму посредством четырех гибких стоек, например, жестко закрепленных с платформой и рамой пластин. Гибкие стойки обеспечивают возможность перемещения динамометрической платформы по трем ортогональным осям. Каждая стойка включает средний жесткий участок, на котором установлены трехкомпонентные пьезоэлектрические датчики виброускорений со встроенными усилителями напряжения. Такая стойка может быть выполнена в виде пластины с двумя гибкими участками, каждый из которых сопряжен с жесткими участками. Одна из трех ортогональных измерительных осей каждого датчика направлена вдоль гибкой стойки. Усилители напряжения через кабели подключены к источникам питания. Источники питания через кабели подсоединены к регистратору-анализатору сигналов напряжения.Known stand for measuring the vertical load acting on an aircraft object (utility model patent of the Russian Federation No. 127464, IPC 8 G01M 9/06, published 27.04.2013, Bull. No. 12). The stand contains a dynamometer platform with an object fixed on it, mounted on a fixed support frame by means of four flexible racks, for example, plates rigidly fixed to the platform and frame. Flexible racks provide the ability to move the dyno platform along three orthogonal axes. Each rack includes a middle rigid section, on which three-component piezoelectric vibration acceleration sensors with built-in voltage amplifiers are installed. Such a rack can be made in the form of a plate with two flexible sections, each of which is associated with rigid sections. One of the three orthogonal measuring axes of each sensor is directed along the flexible column. Voltage amplifiers are connected to power sources through cables. The power sources are connected via cables to the voltage signal recorder-analyzer.
При испытании объекта авиационной техники виброускорения поперечных колебаний гибких пластин регистрируются датчиками виброускорений. Собственная частота поперечных колебаний каждой гибкой пластины изменяется в зависимости от приложенной к ней вертикальной силы, совпадающей с ее осью. До или после испытаний выполняется расчет собственных частот поперечных колебаний гибкой пластины в зависимости от приложенной к ней вдоль ее оси вертикальной нагрузки. Для экспериментально зарегистрированных частот собственных поперечных колебаний гибкой пластины по расчетным зависимостям определяют значения величины вертикальной нагрузки, действующей на гибкую стойку. По алгебраической сумме вертикальных нагрузок, действующих на каждую гибкую стойку, определяется равнодействующая вертикальная нагрузка (сила), действующая на объект авиационной техники. Кроме того, по равнодействующей вертикальной силе можно вычислить момент тангажа относительно выбранной в пространстве точки, в качестве которой может рассматриваться центр масс объекта авиационной техники.When testing an object of aviation technology, vibration accelerations of transverse vibrations of flexible plates are recorded by vibration acceleration sensors. The natural frequency of the transverse oscillations of each flexible plate varies depending on the vertical force applied to it, which coincides with its axis. Before or after testing, the natural frequencies of transverse oscillations of a flexible plate are calculated depending on the vertical load applied to it along its axis. For the experimentally recorded frequencies of natural transverse oscillations of the flexible plate, the calculated dependencies determine the values of the vertical load acting on the flexible rack. Based on the algebraic sum of the vertical loads acting on each flexible strut, the resultant vertical load (force) acting on the aircraft object is determined. In addition, the resultant vertical force can be used to calculate the pitching moment relative to a point chosen in space, which can be considered the center of mass of an aircraft object.
Стенд компактен и конструктивно прост, однако не позволяет измерить усилия, действующие вдоль осей, направленных в продольном и поперечном направлениях к объекту, и определить по ним момент рысканья и момент тангажа.The stand is compact and structurally simple, but it does not allow to measure the forces acting along the axes directed in the longitudinal and transverse directions to the object, and to determine the yaw moment and the pitch moment from them.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является стенд для измерения нагрузок, воздействующих на объект авиационной техники (патент на изобретение РФ №2651627, МПК8 G01M 9/06, опубликовано 23.04.2018, Бюл. №12). Стенд включает динамометрическую платформу, предназначенную для закрепления объекта, установленную посредством, по меньшей мере, четырех пластин переменной жесткости на неподвижную опорную платформу с возможностью перемещения динамометрической платформы по трем ортогональным осям, причем каждая пластина выполнена с гибким участком, сопряженным с жесткими участками, и снабжена элементом измерения нагрузки. Стенд дополнительно содержит датчик, регистрирующий продольные перемещения динамометрической платформы и предназначенный для измерения продольной нагрузки. Элемент измерения нагрузки выполнен в виде двух пар одинаковых тензорезисторных датчиков, предназначенных для измерения вертикальных и поперечных нагрузок, установленных на хотя бы одном гибком участке каждой пластины на одном уровне относительно неподвижной опорной платформы, датчики каждой пары установлены на противоположных широких сторонах пластины, причем вертикальные оси симметрии чувствительных элементов датчиков одной пары ориентированы вдоль вертикальной оси симметрии широкой стороны пластины, а вертикальные оси симметрии чувствительных элементов датчиков другой пары параллельны ей.The closest to the proposed technical solution is a stand for measuring loads acting on an aircraft object (patent for the invention of the Russian Federation No. 2651627, IPC 8 G01M 9/06, published on 04/23/2018, Bull. No. 12). The stand includes a dynamometric platform designed to secure an object, installed by means of at least four plates of variable rigidity on a fixed support platform with the ability to move the dynamometric platform along three orthogonal axes, each plate is made with a flexible section associated with rigid sections, and is equipped with load measuring element. The stand additionally contains a sensor that registers the longitudinal displacement of the dynamometer platform and is designed to measure the longitudinal load. The load measurement element is made in the form of two pairs of identical strain gauge sensors designed to measure vertical and transverse loads, installed on at least one flexible section of each plate at the same level relative to the fixed support platform, the sensors of each pair are installed on opposite wide sides of the plate, and the vertical axes the symmetries of the sensitive elements of the sensors of one pair are oriented along the vertical axis of symmetry of the wide side of the plate, and the vertical axes of symmetry of the sensitive elements of the sensors of the other pair are parallel to it.
Применение данного стенда позволяет при аэродинамических испытаниях определять вертикальную, продольную и поперечную составляющие векторов аэродинамической силы, а так же моменты крена, рысканья и тангажа, действующие на исследуемый объект.The use of this stand makes it possible to determine the vertical, longitudinal and transverse components of the aerodynamic force vectors during aerodynamic tests, as well as the roll, yaw and pitch moments acting on the object under study.
Существенными недостатками данного стенда для измерения нагрузок, воздействующих на объект авиационной техники, являются невысокая точность и большая погрешность измерения составляющих векторов аэродинамической силы, особенно поперечной составляющей, что обусловлено высокой жесткостью в данном направлении широкой стороны каждой из четырех пластин, используемых для крепления динамометрической платформы с неподвижной опорной платформой.Significant disadvantages of this stand for measuring loads acting on an aircraft object are the low accuracy and large error in measuring the components of the aerodynamic force vectors, especially the transverse component, which is due to the high rigidity in this direction of the wide side of each of the four plates used to mount the dyno platform with fixed base platform.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности измерения составляющих векторов аэродинамической силы, воздействующей на модель объекта, находящуюся в потоке воздуха аэродинамической трубы.The technical problem to be solved by the present invention is to increase the accuracy of measuring the components of the vectors of the aerodynamic force acting on the object model located in the air flow of the wind tunnel.
Задача решается за счет того, что в стенде для измерения аэродинамических сил и моментов, воздействующих на модель объекта авиационной техники, включающем динамометрическую платформу, предназначенную для закрепления модели объекта посредством измерительных элементов на неподвижную опорную платформу, с возможностью перемещений динамометрической платформы по трем ортогональным осям, динамометрическая платформа выполнена с возможностью размещения на ней элементов конструкции планера объекта авиационной техники. Кроме того, каждый измерительный элемент содержит тензометрический датчик балочного типа, соединенный с тягой круглого сечения, ось которой сонаправлена с направлением действия измеряемой силы. Для измерения продольной силы установлен один измерительный элемент, ось тяги которого совпадает с осью симметрии динамометрической платформы. Для измерения поперечной силы установлена пара измерительных элементов по краям динамометрической платформы, оси тяг которых размещены на равной высоте от неподвижной опорной платформы. Для измерения нормальной силы и момента крена установлены три измерительных элемента, оси тяг которых перпендикулярны оси симметрии динамометрической платформы, при этом один из трех измерительных элементов размещен у переднего края динамометрической платформы, а его ось тяги расположена в плоскости вертикальной симметрии динамометрической платформы, два других измерительных элемента размещены у заднего края динамометрической платформы на одинаковом расстоянии от плоскости вертикальной симметрии динамометрической платформы.The problem is solved due to the fact that in the stand for measuring aerodynamic forces and moments acting on the model of an aircraft object, including a dynamometric platform designed to fix the object model by means of measuring elements on a fixed support platform, with the possibility of moving the dynamometric platform along three orthogonal axes, the dynamometric platform is made with the possibility of placing on it the structural elements of the airframe of the aircraft facility. In addition, each measuring element contains a beam-type strain gauge connected to a rod of circular cross section, the axis of which is co-directed with the direction of action of the measured force. To measure the longitudinal force, one measuring element is installed, the thrust axis of which coincides with the axis of symmetry of the dynamometric platform. To measure the transverse force, a pair of measuring elements is installed along the edges of the dynamometer platform, the axes of the rods of which are placed at an equal height from the fixed support platform. To measure the normal force and roll moment, three measuring elements are installed, the rod axes of which are perpendicular to the axis of symmetry of the dynamometric platform, while one of the three measuring elements is located at the front edge of the dynamometer platform, and its thrust axis is located in the vertical symmetry plane of the dynamometer platform, the other two elements are placed at the rear edge of the torque platform at the same distance from the plane of vertical symmetry of the torque platform.
Изобретение поясняется графическими материалами, где:The invention is illustrated by graphic materials, where:
- на фиг. 1 изображен в аксонометрической проекции стенд для измерения аэродинамических сил и моментов с закрепленной на динамометрической платформе моделью объекта авиационной техники;- in Fig. 1 shows in axonometric projection a stand for measuring aerodynamic forces and moments with a model of an aircraft equipment object fixed on a dynamometer platform;
- на фиг. 2 изображен в аксонометрической проекции стенд, указанный на фиг. 1, со схемой расположения измерительных элементов относительно динамометрической платформы;- in Fig. 2 shows in axonometric projection the stand shown in FIG. 1, with the layout of the measuring elements relative to the dynamometric platform;
- на фиг. 3 изображен измерительный элемент.- in Fig. 3 shows the measuring element.
Стенд для измерения аэродинамических сил и моментов, воздействующих на исследуемую модель объекта 1, например, модель объекта авиационной техники (фиг. 1), содержит динамометрическую платформу 2 с закрепленной на ней моделью объекта 1 и неподвижную опорную платформу 3. Динамометрическая платформа 2 выполнена с возможностью размещения на ней элементов конструкции планера 4 модели объекта авиационной техники, предназначенных для крепления модели объекта 1 на динамометрической платформе 2. Динамометрическая платформа 2 и неподвижная опорная платформа 3 соединены между собой посредством шести измерительных элементов 5, 6, 7, 8, 9, 10, каждый из которых состоит из тензометрического датчика балочного типа 11 и тяги 12 круглого сечения (фиг. 3), которые обеспечивают возможность перемещения динамометрической платформы 2 по трем ортогональным осям, причем ее поверхность остается практически параллельной горизонтальной плоскости неподвижной опорной платформы 3. Неподвижная опорная платформа 3 жестко связана с корпусом аэродинамической трубы (не показано) посредством стоек 13. Измерительный элемент 7, предназначенный для измерения продольной силы Fx, установлен таким образом, что его ось тяги 14 совпадает с осью симметрии 15 динамометрической платформы 2. Измерительные элементы 5 и 10, предназначенные для измерения поперечной силы Fz, установлены по краям динамометрической платформы 2, а их оси тяг размещены на равной высоте от неподвижной опорной платформы 3. Измерительные элементы 6, 8 и 9 предназначены для измерения нормальной силы Fy и момента крена Мх. Измерительный элемент 6 размещен у переднего края динамометрической платформы 2, при этом его ось тяги расположена в плоскости вертикальной симметрии 16 динамометрической платформы 2 и перпендикулярна ее оси симметрии 15, а измерительные элементы 8 и 9 размещены у заднего края динамометрической платформы 2 на одинаковом расстоянии от плоскости вертикальной симметрии 16 с одной и другой стороны.The stand for measuring aerodynamic forces and moments acting on the
Стенд для измерения аэродинамических сил и моментов работает следующим образом.Stand for measuring aerodynamic forces and moments works as follows.
Перед проведением эксперимента модель объекта 1 закрепляется на динамометрической платформе 2 посредством элементов конструкции планера 4. Динамометрическая платформа 2 соединяется с неподвижной опорной платформой 3, жестко связанной с корпусом аэродинамической трубы стойками 13, посредством предварительно закрепленных на ней шести измерительных элементов 5, 6, 7, 8, 9, 10, каждый из которых состоит из тензометрического датчика балочного типа 11 и тяги 12 круглого сечения. Далее осуществляется тарировка аэродинамического стенда по трем направлениям с использованием контрольных нагрузок.Before the experiment, the model of the
В ходе проведения эксперимента модель объекта 1 обтекается в аэродинамической трубе потоком воздуха, имитирующим полетные условия, и перемещается вместе с элементами конструкции планера 4 и динамометрической платформой 2, связанной с неподвижной опорной платформой 3 измерительными элементами 5, 6, 7, 8, 9, 10. Жесткое закрепление измерительных элементов 5, 6, 7, 8, 9, 10 к динамометрической платформе 2 и неподвижной опорной платформе 3 допускает перемещение динамометрической платформы 2 в продольном, вертикальном и поперечном направлениях, причем ее поверхность остается практически параллельной горизонтальной плоскости динамометрической платформы 2. При продольных перемещениях динамометрической платформы 2 на связанный с ней через тягу 12 тензометрический датчик балочного типа 11 измерительного элемента 7, закрепленного на неподвижной опорной платформе 3, передается растягивающая или сжимающая продольная сила Fx. При поперечных перемещениях динамометрической платформы 2 на связанные с ней через тяги тензометрические датчики балочного типа измерительных элементов 5 и 10, закрепленных на неподвижной платформе 3, передается растягивающая или сжимающая поперечная сила Fz. При вертикальных перемещениях динамометрической платформы 2 на связанные с ней через тяги тензометрические датчики балочного типа измерительных элементов 6, 8 и 9, закрепленных на неподвижной опорной платформе 3, передается растягивающая или сжимающая нормальная сила Fy. В результате воздействия растягивающих или сжимающих сил на тензометрические датчики балочного типа, в последних возникает разность потенциалов, которая преобразуется в цифровой сигнал, передаваемый на станцию сбора и обработки данных. Результаты измерений обрабатываются по программе, в которой предполагается, что в напряженно-деформированном состоянии измерительные элементы находятся в пределах упругих деформаций.In the course of the experiment, the model of
По найденным значениям продольной силы Fx, нормальной силы Fy, поперечной силы Fz с учетом известных расстояний между измерительными элементами 5, 6, 7, 8, 9, 10 вычисляются момент крена Мх, момент рысканья My, момент тангажа Mz.Based on the found values of the longitudinal force Fx, the normal force Fy, the transverse force Fz, taking into account the known distances between the
Предложенное техническое решение обеспечивает повышение точности измерения составляющих векторов аэродинамической силы, воздействующей на модель объекта, находящуюся в потоке воздуха аэродинамической трубы.The proposed technical solution provides an increase in the accuracy of measuring the components of the vectors of the aerodynamic force acting on the object model located in the wind tunnel air flow.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781860C1 true RU2781860C1 (en) | 2022-10-19 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2276279C1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-10 | Оао "Гипронииавиапром" | Stand for measuring components of jet engine thrust force |
RU127464U1 (en) * | 2012-12-05 | 2013-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | STAND FOR MEASURING VERTICAL LOAD AFFECTING THE OBJECT OF AERONAUTICAL ENGINEERING |
RU2651627C1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-04-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Stand for measurement of loads influencing on the object of aviation equipment |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2276279C1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-10 | Оао "Гипронииавиапром" | Stand for measuring components of jet engine thrust force |
RU127464U1 (en) * | 2012-12-05 | 2013-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | STAND FOR MEASURING VERTICAL LOAD AFFECTING THE OBJECT OF AERONAUTICAL ENGINEERING |
RU2651627C1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-04-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Stand for measurement of loads influencing on the object of aviation equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6161378B2 (en) | System and method for ground vibration test and weight and balance measurement | |
US9354134B2 (en) | In-situ load system for calibrating and validating aerodynamic properties of scaled aircraft in ground-based aerospace testing applications | |
JP2014016339A5 (en) | ||
WO2015017806A2 (en) | Two-axis sensor body for a load transducer and platform balance with the same | |
RU2287795C1 (en) | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment | |
CN104296897A (en) | Star arrow six-degree-of-freedom interface force computing method based on star arrow connecting ring strain measurement | |
Liu et al. | Suspension force measuring system for hypersonic wind tunnel test: Design and tests | |
RU2781860C1 (en) | Stand for measuring aerodynamic forces and moments | |
Trivedi et al. | Measurement of yaw, pitch and side-force on a lifting model in a hypersonic shock tunnel | |
CN106017663A (en) | Flexible support micro-vibration testing device for simulating whole satellite | |
CN106595955B (en) | Online calibration system and method for rotational inertia of flight simulator | |
RU2595321C1 (en) | Five-component strain-gage weigher | |
RU127464U1 (en) | STAND FOR MEASURING VERTICAL LOAD AFFECTING THE OBJECT OF AERONAUTICAL ENGINEERING | |
CN204855125U (en) | Measure device of three degree of freedom dynamic stability parameters in aircraft in high -speed wind tunnel | |
RU2113373C1 (en) | Device for towing tests of ship model in model testing basin | |
US2785569A (en) | Wind tunnel force and moment measuring device | |
US20060191355A1 (en) | Platform balance | |
RU2681251C1 (en) | Hinge moment of the rejected surface measurement device | |
KR20060132859A (en) | Platform balance for wind tunnel | |
RU145007U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SUPPORT REACTIONS | |
Uzny | An elastically supported geometrically nonlinear slender system subjected to a specific load in respect of bifurcational load and free vibrations | |
RU2697570C1 (en) | Device for measuring aerodynamic force and torque | |
CN110018066A (en) | A kind of shock loading test device and method for aircraft engine supporting structure | |
RU2562273C2 (en) | Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item | |
RU2703018C1 (en) | Method of determining characteristics of swinging aerodynamic surface of an unmanned aerial vehicle |