一种分段式微量铰链力矩天平制造技术

本发明专利技术公开了一种分段式微量铰链力矩天平，属于航空航天测力试验气动力测量技术领域，所述的分段式微量铰链力矩天平为全钢件组合结构，包括测量装置，隔热装置，限位保护装置组成。所述的测量装置包括单分量天平和六分量杆式天平，单分量天平的中心轴线与六分量杆式天平中心轴线垂直，单分量天平固定在六分量杆式天平的自由端，利用单分量天平测量微量铰链力矩，利用六分量杆式天平测量舵面所受的全部气动力以修正其它气动力对微量铰链力矩的干扰，从而提高测量的分辨率和准度。所述的隔热装置设置在测量装置外部，增强了测量装置的防热隔热性能，降低了温度效应，提高了高马赫数条件下风洞试验微量铰链力矩测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空航天测力试验气动力测量
，针对高超声速飞行器模型的铰链力矩风洞测力试验时，利用一种分段式的微量铰链力矩天平实现对全动舵模型控制舵在高马赫数下的微量铰链力矩测量，获得高精度和准度的气动力测量结果。
技术介绍
铰链力矩测量试验是基础性的风洞测力试验项目。随着我国航天航空事业的发展，对风洞试验技术的要求日益提高，微量铰链力矩测量技术作为一项重点风洞试验技术被广泛用于型号模型气动特性研宄和关键控制参数测量，微量铰链力矩天平研宄是微量铰链力矩试验技术的重要支撑。常用的铰链力矩天平有两种形式:横轴式和纵轴式。横轴式的铰链力矩天平，天平的中心轴与模型轴线垂直，舵面的铰链力矩为天平的滚转力矩，该结构的天平测量元件受模型空间限制往往是三分量或五分量的组合元件，即天平的同一测量梁不仅要完成对控制舵的升力(侧力)、俯仰力矩(偏航力矩)的测量，而且还要完成对控制舵铰链力矩的测量，在现有的技术条件和应变计粘贴最小尺寸的限制下，在保证Y和Mz满足强度要求的情况下，天平升力元和铰链力矩元的载荷之比最大不超过100倍，超出了以上范围，铰链力矩的测量精准度难以满足要求，纵轴式的铰链力矩天平，天平的中心轴与模型轴线平行，舵面铰链力矩为天平的俯仰力矩，这种形式的天平校准中心与舵面转轴难以重合，两者距离产生的附加力矩占天平设计量程的90%以上，要实现对舵面铰链力矩的准确测量同样具有很大的难度。因此，现有的铰链力矩天平无法实现对微量铰链力矩的精确测量，主要存在以下测量困难: (I)天平的铰链力矩载荷小，升力元和铰链力矩的载荷比例超过300倍以上，天平各载荷严重不匹配，常见的铰链力矩测量方式难以达到测量要求，天平强度、天平灵敏度和元件间的相互矛盾非常突出。(2)高马赫数条件下天平的温度效应直接影响测量精准度。受模型空间尺寸的限制，常用的铰链力矩天平无法采用常规测力试验天平的水冷防热结构，致使天平的工作环境非常恶劣，要实现在高马赫数下对微量铰链力矩的精确测量，温度的影响不容忽视。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有高马赫数下微量铰链力矩测量精度和准度的不足，准确测量舵面的铰链力矩系数，本专利技术采用了一种分段式的微量铰链力矩天平的结构。为实现上述技术方案，本专利技术采用如下技术方案: 一种分段式微量铰链力矩天平，包括一台纵轴式的六分量铰链力矩天平和一台横轴式的微量单分量铰链力矩天平； 所述六分量铰链力矩天平包括自由端连接锥体、固定端连接锥体和两连接锥体之间的测量装置，整个六分量铰链力矩天平为全钢件一体化结构；六分量铰链力矩天平外部设置有一层隔热层，整个六分量铰链力矩天平套入支杆内，支杆上设置有拉紧楔用于固定支杆； 所述微量单分量铰链力矩天平包括前端连接锥体、后端连接锥体和测量装置，前端连接锥体的轴心线与后端连接锥体的轴心线垂直，整个微量单分量铰链力矩天平为全钢件一体化结构； 微量单分量铰链力矩天平的后端连接锥体的内锥面与六分量铰链力矩天平的自由端连接锥体的外锥面相配合，通过设置在自由端连接锥体上的拉紧定位装置固定两个连接锥面； 微量单分量铰链力矩天平的前端连接锥体的内锥面上设置有一层隔热层。在上述技术方案中，所述微量单分量铰链力矩天平上设置有变角锁紧装置，变角锁紧装置设置在前端连接锥面的外锥台上，通过改变变角装置的角度实现微量单分量铰链力矩天平对不同角度测量舵的测量。在上述技术方案中，前端连接锥面的外锥面上设置有限位保护装置。在上述技术方案中，所述六分量铰链力矩天平中的测量装置分为三段，每两段之间设置有等直段。在上述技术方案中，所述微量单分量铰链力矩天平前端连接锥的高与底边的比为1:10，后端连接锥的高于底边的比为1:5。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是: 组合结构的设计:本专利技术设置的组合结构为一台横轴式的单分量微量铰链力矩天平和一台纵轴式的六分量测力天平组合而成，该天平既具有横轴式铰链力矩天平测量直接、准确的优点，同时有具有纵轴式的六分量测力天平测量全面的优点。隔热装置的设置:所述的铰链力矩天平，测量舵通过隔热绝热装置一与微量单分量铰链力矩天平连接端连接，六分量铰链力矩天平固定端经隔热绝热装置二与支杆连接。隔热绝热装置能够减小气流串动，提高隔热性效果，能有效减小试验中高马赫数下的天平温度效应，提高天平测量的准确性和可靠性。变角装置的设置:本专利技术所述的铰链力矩天平测量舵通过变角装置实现测量舵舵偏角角度变换。该结构具有定位准确，操作方便等优点。限位保护装置的设置:本专利技术所述的铰链力矩天平在横轴式的单分量微量铰链力矩天平上设置有限位保护装置，由于横轴式的单分量微量铰链力矩天平的测量载荷小，应变梁薄，在更换试验条件过程中易损坏天平，限位保护装置的设置提高了试验的安全性。等直段的设置:纵轴式的六分量测力天平三个顺序连接的元件段之间设置有等直段，不仅使得各元件段对各自所测量的分量敏感，而且具有较大的抗其它分量干扰的能力。本专利技术可根据不同测量舵的铰链力矩载荷，更换微量单分量铰链力矩天平与六分量铰链力矩天平固连，具有天平量程覆盖面大、适用范围广的特点。本专利技术的一种分段式微量铰链力矩天平，在保证天平强度、刚度足够的情况下，提高了各分量的灵敏度，减小了各分量之间的干扰，具有测量精度高、通用性强的特点，本专利技术所述的分段式微量铰链力矩天平不仅实现了在高马赫数下对全动舵模型微量铰链力矩的精确测量，同时还可以实现对控制舵六个分量的测量，两台天平测量的铰链力矩相可以互印证、相互对比，提高了天平测量的可靠性和准确性。【附图说明】图1是本专利技术的一种分段式微量铰链力矩天平的装配图； 图2是本专利技术的一种分段式微量铰链力矩天平的主视图； 图3是本专利技术的一种分段式微量铰链力矩天平的俯视图； 图4是图2的A-A剖视图； 图5是图2的B-B剖视图； 图6是图2的C-C剖视图； 图7是图2的D-D剖视图； 图8是图2的E-E剖视图； 图9是图2的F-F剖视图； 图10是图2的G-G剖视图； 图11是图2的M向视图； 图1中1.微量单分量铰链力矩天平2.隔热装置一 3.拉紧螺母4.变角块5.限位保护块6.压紧螺钉7.平键8.拉紧楔9.六分量铰链力矩天平10.隔热装置二 11.拉紧楔12.支杆。图2?图11中13.微量单分量铰链力矩天平的外支撑框14.微量单分量铰链力矩天平的内连接段15.拔模装置安装螺钉孔16.微量单分量铰链力矩天平测量装置17.六分量铰链力矩天平Y、Mz、Z、My元测量装置一 18.六分量铰链力矩天平X元测量装置一 19.六分量铰链力矩天平Y、Mz、Z、My元测量装置二 20.六分量铰链力矩天平键槽21.六分量铰链力矩天平拉紧楔孔22.微量单分量铰链力矩天平前端连接锥面23.微量单分量铰链力矩天平变角块安装平面24.限位块螺钉孔25.限位块安定面26.微量单分量铰链力矩天平后端连接锥面27.六分量铰链力矩天平自由端连接锥面28.铰链力矩天平等直段29.铰链力矩天平走线孔30.六分量铰链力矩天平固定端连接锥面。【具体实施方式】本专利技术的一种分段式微量铰链力矩天平为了对全动舵模型测量舵的微量铰链力矩测量，采用了一个分段式结构，它由单分量微量铰链力矩天平、六分量天平、绝热和隔热装置以及限位保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段式微量铰链力矩天平，其特征在于包括一台纵轴式的六分量铰链力矩天平和一台横轴式的微量单分量铰链力矩天平；所述六分量铰链力矩天平包括自由端连接锥体、固定端连接锥体和两连接锥体之间的测量装置，整个六分量铰链力矩天平为全钢件一体化结构；六分量铰链力矩天平外部表面设置有一层隔热层，整个六分量铰链力矩天平套入支杆内，支杆上设置有拉紧楔用于固定支杆；所述微量单分量铰链力矩天平包括前端连接锥体、后端连接锥体和测量装置，前端连接锥体的轴心线与后端连接锥体的轴心线垂直，整个微量单分量铰链力矩天平为全钢件一体化结构；微量单分量铰链力矩天平的后端连接锥体的内锥面与六分量铰链力矩天平的自由端连接锥体的外锥面相配合，通过设置在自由端连接锥体上的拉紧定位装置固定两个连接锥面；微量单分量铰链力矩天平的前端连接锥体的内锥面上设置有一层隔热层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王树民，谢斌，向光伟，潘华烨，米鹏，王玉花，刘伟，王超，陈丽，苗磊，郑粤蓉，陈竹，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51