一种微量风洞天平制造技术

本发明专利技术提供了一种微量风洞天平，包括：一个变截面异形梁、一个底座，所述变截面异形梁为L型，分为水平横梁和立梁，水平横梁端部具有模型安装定位端面及尖状突起，用来安装固定气动力测试模型，水平横梁和立梁上开有若干槽口作为应变测量区域；所述异形梁的立梁底端固定于所述底座上。本发明专利技术针对稀薄气体风洞环境的微力测量，设计了一种微量风洞天平以及测试原理。该天平主体弹性元件由变截面异形梁构成，采用高灵敏度应变测试技术，可以测量弹性元件若干区域的应变；通过反演计算可获得mN量级的气动阻力、升力和偏航力，及相应量级的俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩，共计六个分量。

【技术实现步骤摘要】
一种微量风洞天平
本专利技术涉及一种风洞测试装置，具体涉及一种微量风洞天平。
技术介绍
风洞天平是用来测量飞行器(模型)气动力的重要风洞测试装置，但是目前的风洞天平都不能同时测量六个分量(mN量级的气动阻力、升力和偏航力，及相应量级的俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩)的微小力和力矩。所以亟需一种能同时测量六个分量的微量风洞天平。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能同时测量六个分量的微量风洞天平。为了解决上述问题，本专利技术提供一种微量风洞天平，包括：一个变截面异形梁、一个底座，所述变截面异形梁为L型，分为水平横梁和立梁立梁，水平横梁端部具有模型安装定位端面及尖状突起，用来安装固定气动力测试模型，水平横梁和立梁上开有若干槽口作为应变测量区域；所述异形梁的立梁底端固定于所述底座上。进一步，所述异形梁截面为十字型，即具有正交的加强筋。进一步，所述风洞天平还具有一个压块,与所述底座固定在一起，用来增加稳定性。进一步，所述水平横梁位于Z轴负向，立梁位于Y轴负向，二者相互垂直，加强筋分别位于XOY、XOZ、YOZ平面内。进一步，所述槽口为6个，水平横梁上4个，其中2个位于XOZ平面内，2个位于YOZ平面内；立梁上2个，其中1个位于XOY平面内，1个位于YOZ平面内。进一步，每个测量区域设置4个测点，即设置4个应变片组成一个惠斯登电桥，测量绕槽口轴向的弯曲应变。相对于现有技术，本专利技术具有下列技术效果：本专利技术针对稀薄气体风洞环境的微力测量，设计了一种微量风洞天平以及测试原理。该天平主体弹性元件由变截面异形梁构成，采用高灵敏度应变测试技术，可以测量弹性元件若干区域的应变；通过反演计算可获得mN量级的气动阻力、升力和偏航力，及相应量级的俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩，共计六个分量。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。具体实施方式下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。实施例一：如图1所示，本专利技术提供一种微量风洞天平，包括：一个变截面异形梁1、一个底座2，变截面异形梁1为L型，分为水平横梁11和立梁12，水平横梁11端部具有模型安装定位端面111及尖状突起112，用来安装固定气动力测试模型(图中未示出)，水平横梁11和立梁12上开有若干槽口113作为应变测量区域；异形梁的立梁12底端固定于底座2上。风洞天平还具有一个压块3,与底座2固定在一起，用来增加稳定性。异形梁截面为十字型，即具有正交的加强筋。水平横梁11位于Z轴负向，立梁12位于Y轴负向，二者相互垂直，加强筋分别位于XOY、XOZ、YOZ平面内。槽口113为6个，水平横梁11上4个，其中2个位于XOZ平面内，2个位于YOZ平面内；立梁12上2个，其中1个位于XOY平面内，1个位于YOZ平面内。每个测量区域设置4个测点，即设置4个应变片组成一个惠斯登电桥，测量槽口区域轴向的弯曲应变。测试原理1)天平主体结构包括一个变截面异形梁、一个底座和一个压块，如图1所示。以标准紧固件连接压块和底座，将异形梁夹持固定在相应的位置。气动力测试模型安装在异形梁水平段前端部，模型与异形梁端部刚性连接；模型承受的气动力和气动力矩将传递、作用到异形梁上。2)异形梁作为测量气动阻力、升力、偏航力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩的弹性元件。异形梁主体上由正交的两块薄板或壳组成，梁上加工若干槽口作为应变测量区域。3)气动阻力Fz、升力Fy、偏航力Fx、俯仰力矩Mx、偏航力矩My和滚转力矩Mz的共同作用将导致异形梁发生复合弯曲，以应变片测量各区域P1、P2、P3、P4、P5和P6的弯曲应变。每个测量区域四个测点，其中P1、P2、P3和P4感应弯曲产生的Z方向拉伸/压缩应变，P5和P6感应弯曲产生的Y方向拉伸/压缩应变。4)将每个测量区域四个应变片组成一个惠斯登电桥，使测量区域P1、P3和P6桥压输出对应弹性元件以X轴为转动轴的弯曲、P2和P4对应以Y轴为转动轴的弯曲、P5对应以Z轴为转动轴的弯曲，而其它变形引起的桥压输出自行抵消。从而，可基于弹性梁弯曲理论从测量区域应变计算气动力分量。以上仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微量风洞天平，其特征在于，包括：一个变截面异形梁、一个底座，所述变截面异形梁为L型，分为水平横梁和立梁，水平横梁端部具有模型安装定位端面及尖状突起，用来安装固定气动力测试模型，水平横梁和立梁上开有若干槽口作为应变测量区域；所述异形梁的立梁底端固定于所述底座上。

【技术特征摘要】
1.一种微量风洞天平，其特征在于，包括：一个变截面异形梁、一个底座，所述变截面异形梁为L型，分为水平横梁和立梁，水平横梁端部具有模型安装定位端面及尖状突起，用来安装固定气动力测试模型，水平横梁和立梁上开有若干槽口作为应变测量区域；所述异形梁的立梁底端固定于所述底座上。2.如权利要求1所述的风洞天平，其特征在于：所述异形梁截面为十字型，即具有正交的加强筋。3.如权利要求2所述的风洞天平，其特征在于：所述风洞天平还具有一个压块,与所述底座固定在一起，用来增加稳定性...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴臣武，黄河激，刘宏立，樊菁，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11