翼型模型阻力测量天平制造技术

本实用新型专利技术公开了一种翼型模型阻力测量天平，包括：前连接座和后连接座；弹性片梁，弹性片梁的一端连接于前连接座，另一端连接于后连接座；四个支撑梁，设置于前连接座和后连接座之间，且每组支撑梁的一端连接于前连接座，另一端连接于后连接座，每个支撑梁是由多个弹簧片平行间隔排列而成的长方体结构，每个支撑梁中多个弹簧片的排列方向与弹性片梁的厚度方向相平行；由四个应变片彼此连接构成的惠斯通电桥，其中两个应变片分别设置在弹性片梁的一端部的两侧，另两个应变片分别设置在弹性片梁的另一端部的两侧。在升力、俯仰力矩作用下弹性片梁几乎不发生变形，阻力分量抗干扰能力强，同时支撑梁起到支撑作用，提高了阻力测量天平的刚度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量装置，尤其涉及一种翼型模型阻力测量天平。
技术介绍
低Re数飞行器近年来一直是飞行器研制的重要方向，低Re数翼型模型的气动设计是低Re数飞行器设计的重要组成部分。而对低Re数翼型模型的气动特性的高精度预测是使其具有良好气动性能的前提。在风洞试验中，翼型模型的气动特性的测量方法主要有采用测压法间接获取气动特性和通过测力天平对气动特性进行直接测量。前者是比较常用的技术，但其具有以下缺点：(1)涉及到复杂测压管路的编排及连接；(2)翼型模型的加工费用高；(3)试验效率低；(4)测试结果需经复杂的数据修正及积分，这会带来较大随机误差，且对数据处理人员也有较高的要求；(5)对压力传感器的量程和精度要求高，目前国内还没有高精度微小压力扫描系统。而后者则可以快速直接地给出翼型模型的气动特性，但也存在不足，即常规的测力天平在小阻力分量时受升力和俯仰力矩分量干扰大，阻力的输出信号小，天平刚性弱，测量精度低。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供了一种翼型模型阻力测量天平，其减小了升力和俯仰力矩分量对阻力测量的干扰，增大了天平的整体刚度，提高了对阻力的测量精度。本技术提供的技术方案为：一种翼型模型阻力测量天平，包括：前连接座和后连接座；弹性片梁，其设置于所述前连接座和后连接座之间，所述弹性片梁的一端部连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座；四个支撑梁，设置于所述前连接座和后连接座之间，且每组支撑梁的一端连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座，每个支撑梁为由多个弹簧片平行间隔排列而成的长方体结构，每个支撑梁中多个弹簧片的排列方向与所述弹性片梁的厚度方向相平行；由四个应变片彼此连接构成的惠斯通电桥，其中两个应变片分别设置在所述弹性片梁的一端部的两侧，另两个应变片分别设置在所述弹性片梁的另一端部的两侧。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平中，所述弹性片梁的两个端部分别连接至一个支撑座，两个支撑座分别连接至所述前连接座和所述后连接座，其中，所述弹性片梁的厚度和高度均小于所述支撑座。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平中，所述弹簧片的四个角均为倒圆角。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平，其具有纵向延伸的第一轴对称面和横向延伸的第二轴对称面，且每个支撑梁中弹簧片的高度方向平行于所述第一轴对称面。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平中，每个支撑梁是由四个弹簧片平行间隔排列而成的长方体结构，相邻弹簧片之间间距为0.5mm。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平中，所述弹性片梁的长度为16mm，厚度为0.7mm，宽度为2.4mm；所述弹簧片的长度为24mm，厚度为0.3mm，宽度为13mm。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平中，所述后连接座包括一圆形法兰以及连接于所述圆形法兰后侧的圆环形结构，且所述圆环形结构的内壁面为内窄外宽的圆锥面。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平中，所述前连接座为一矩形法兰，所述矩形法兰的四个棱上均有相同的倒圆角。优选的是，所述的翼型模型阻力测量天平，其为一体成型结构。本技术所述的翼型模型阻力测量天平具有以下有益效果：(1)本技术设计了支撑梁，在升力、俯仰力矩作用下弹性片梁几乎不发生变形，阻力分量抗干扰能力强，提高了对阻力的测量精度，同时支撑梁起到支撑作用，提高了阻力测量天平的刚度；(2)本技术在弹性片梁的两端部设置了支撑座，保证了弹性片梁在阻力作用下产生足够大的变形，提高了阻力信号输出；(3)本技术采用对称式结构形式，便于阻力测量天平的机械加工，有助于减小分量间的相互干扰。附图说明图1为本技术所述的翼型模型阻力测量天平的立体图；图2为本技术所述的翼型模型阻力测量天平的主视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为图2的B-B剖视图；图5为本技术所述的翼型模型阻力测量天平中应变片构成的惠斯通电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术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。如图1至图5所示，本技术提供一种翼型模型阻力测量天平，包括：前连接座和后连接座；弹性片梁211，其设置于所述前连接座1和后连接座之间，所述弹性片梁211的一端部连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座；四个支撑梁22，设置于所述前连接座和后连接座之间，且每组支撑梁的一端连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座，每个支撑梁22是由多个弹簧片221平行间隔排列而成的长方体结构，每个支撑梁中多个弹簧片的排列方向与所述弹性片梁的厚度方向相平行；由四个应变片彼此连接构成的惠斯通电桥，其中两个应变片分别设置在所述弹性片梁的一端部的两侧，另两个应变片分别设置在所述弹性片梁的另一端部的两侧。进行风洞试验时，弹性片梁可简化成一个超静定梁，即弹性片梁在阻力作用下发生“S”变形(阻力方向为图2中垂直于纸面的方向，升力方向为图2中平行于纸面的方向)。支撑梁是由多个弹簧片221平行间隔排列而成的长方体结构，按照变形协调一致原则，大部分阻力载荷由弹性片梁承受。当阻力测量天平受到升力、俯仰力矩作用时，由于支撑梁22在升力和俯仰力矩的作用方向上的刚度远大于弹性片梁211，支撑梁22分担了大部分载荷，而弹性片梁211几乎不发生变形，从而大大减小了升力、俯仰力矩对阻力测量的干扰。应变片a和应变片c设置于弹性片梁的一端部的两侧，应变片b和应变片d设置于弹性片梁的另一端部的两侧(图2中应变片213为应变片a，应变片215为应变片b)。如图5所示，应变片a、应变片b、应变片c和应变片d构成了惠斯通电桥，其中，Ⅱ端、Ⅳ端为供桥电压输入端，Ⅰ端、Ⅲ端为电压信号输出端。当阻力测量天平受到阻力作用时，弹性片梁211发生弹性变形，四个应变片将弹性片梁211的变形程度线性转换成电信号；当阻力测量天平受到升力、俯仰力矩作用时，支撑梁22分担了大部分载荷，弹性片梁211几乎不发生变形，惠斯通电桥不输出电信号，从而大大减小了升力、俯仰力矩对阻力测量的干扰。在一个优选的实施例中，所述的翼型模型阻力测量天平中，所述弹性片梁的两个端部分别连接至一个支撑座，两个支撑座分别连接至所述前连接座和所述后连接座，其中，所述弹性片梁的厚度和高度均小于所述支撑座。弹性片梁211的长远大于支撑座212、214的长，其高小于支撑座的高，其厚远小于支撑座212、214的厚，从而保证了弹性片梁211在阻力方向上为柔性体，支撑座212、214为刚性体。弹性片梁和两个支撑座构成了一个工字梁21，在两个支撑座的约束下，弹性片梁211在阻力作用下的变形程度增加，从而使阻力测量天平的阻力输出信号变大。在一个优选的实施例中，所述的翼型模型阻力测量天平中，所述弹簧片221的四个角均为倒圆角，以减小翼型模型阻力测量天平在气动力作用下的应力集中。如图3所示，在一个优选的实施例中，所述的翼型模型阻力测量天平，其具有纵向延伸的第一轴对称面C和横向延伸的第二轴对称面D，且每个支撑梁中弹簧片的高度方向平行于所述第一轴对称面。即本技术采用了对称式的结构设计，降低了机械加工的难度，同时也减小了升力和俯仰力矩对阻力分量的干扰，提高对阻力的测量精度。在一个优选的实施例中，所述的翼型模型阻力测量天平中，每个支撑梁22是由四个弹簧片221平行间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翼型模型阻力测量天平，其特征在于，包括：前连接座和后连接座；弹性片梁，其设置于所述前连接座和后连接座之间，所述弹性片梁的一端部连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座；四个支撑梁，设置于所述前连接座和后连接座之间，且每组支撑梁的一端连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座，每个支撑梁是由多个弹簧片平行间隔排列而成的长方体结构，每个支撑梁中多个弹簧片的排列方向与所述弹性片梁的厚度方向相平行；由四个应变片彼此连接构成的惠斯通电桥，其中两个应变片分别设置在所述弹性片梁的一端部的两侧，另两个应变片分别设置在所述弹性片梁的另一端部的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种翼型模型阻力测量天平，其特征在于，包括：前连接座和后连接座；弹性片梁，其设置于所述前连接座和后连接座之间，所述弹性片梁的一端部连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座；四个支撑梁，设置于所述前连接座和后连接座之间，且每组支撑梁的一端连接于所述前连接座，另一端连接于所述后连接座，每个支撑梁是由多个弹簧片平行间隔排列而成的长方体结构，每个支撑梁中多个弹簧片的排列方向与所述弹性片梁的厚度方向相平行；由四个应变片彼此连接构成的惠斯通电桥，其中两个应变片分别设置在所述弹性片梁的一端部的两侧，另两个应变片分别设置在所述弹性片梁的另一端部的两侧。2.如权利要求1所述的翼型模型阻力测量天平，其特征在于，所述弹性片梁的两个端部分别连接至一个支撑座，两个支撑座分别连接至所述前连接座和所述后连接座，其中，所述弹性片梁的厚度和高度均小于所述支撑座。3.如权利要求1或2所述的翼型模型阻力测量天平，其特征在于，所述弹簧片的四个角均为倒圆角。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中艳，孙侃，郑芳，苏浩，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11