一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平制造技术

本发明专利技术公开了一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平。该表面摩擦阻力测量天平为一体结构，主体为圆柱体；圆柱体的上半部开有左右对称的通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的上下边为直边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的左右侧边为弧形边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间保留的实体为X1测量梁，X1测量梁上段和下段的投影形状为对称的弧形，X1测量梁中段的投影形状为矩形；通孔Ⅰ和通孔Ⅱ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X1过载保护缝；圆柱体的下半部分设置有类似的通孔Ⅲ和通孔Ⅳ，得到了X2测量梁和X2过载保护缝；X1测量梁和X2测量梁垂直；该表面摩擦阻力测量天平可以同时测量模型及飞行器表面上两个垂直方向的表面摩擦阻力，能够实现精确测量。

A strain type two component surface friction resistance measuring balance

【技术实现步骤摘要】
一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平
本专利技术属于风洞试验
，具体涉及一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平。
技术介绍
表面摩擦阻力是飞行器表面受到的剪切力的合力，是飞行器阻力的重要组成部分，对其精确测量对飞行器设计具有重大意义。目前，表面摩擦阻力测量技术存在很多难点：为减少模型或者飞行器表面破坏，只能对小面积表面进行测量，小面积表面的摩擦阻力很小，要求测量天平有足够高的分辨率；为便于安装而且不影响飞行器结构，要求测量天平体积较小；对真实飞行器，飞行方向与飞行器姿态不一致，而且一直发生变化，所以需要测量两个垂直方向的表面摩擦阻力才可以合成总的表面摩擦阻力；模型及飞行器表面所受的法向载荷远大于表面摩擦阻力，在高超声速风洞中还需要面对开关车过程中的冲击载荷，要求测量天平具有较高的结构刚度与强度，并要有过载保护功能。目前的表面摩擦阻力天平普遍尺寸较大，测量分辨率低，只能单分量测量，难以解决以上问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平。本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平，其特点是，所述的表面摩擦阻力测量天平包括：上连接端、X1测量梁、X1过载保护缝、X2过载保护缝、X2测量梁、固定端和矩形定位块；表面摩擦阻力测量天平为一体结构，主体为圆柱体；圆柱体的上半部开有左右对称的通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的上边和下边为直边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间保留的实体为X1测量梁，X1测量梁的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X1测量梁的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅰ和通孔Ⅱ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X1过载保护缝；圆柱体的下半部分开有前后对称的通孔Ⅲ和通孔Ⅳ，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的上边和下边为直边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ之间保留的实体为X2测量梁，X2测量梁的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X2测量梁的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅲ和通孔Ⅳ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X2过载保护缝；X1测量梁和X2测量梁垂直，X1测量梁和X2测量梁分别测量两个垂直的表面摩擦阻力分量；圆柱体的顶端中心设置有上连接端；圆柱体的下端固定有固定端，固定端的直径大于圆柱体的直径，固定端的下表面固定有矩形定位块；X1测量梁中段中间位置两侧对称粘贴两片并列的电阻应变计，一侧电阻应变计编号为A1和A3，另一侧电阻应变计对应的编号为A2和A4，A1、A2、A3和A4组成X1惠斯通电桥；X2测量梁中段中间位置两侧对称粘贴两片并列的电阻应变计，一侧电阻应变计编号为B1和B3，另一侧电阻应变计对应的编号为B2和B4，B1、B2、B3和B4组成X2惠斯通电桥。所述的X1过载保护缝和X2过载保护缝的宽度范围为0.08mm～0.14mm。所述的表面摩擦阻力测量天平的材料为7075铝合金，采用T6热处理工艺进行处理。所述的X1测量梁和X2测量梁的中段的厚度为0.16mm～0.24mm。本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平是一个二分量风洞天平，具有相互垂直的X1测量梁和X2测量梁，X1测量梁和X2测量梁分别独立测量两个垂直的表面摩擦阻力分量，当某一分量载荷单独作用时，仅该分量的惠斯通电桥有较大输出，而另一分量的惠斯通电桥基本无输出。X1测量梁和X2测量梁根据应力集中原理进行设计，刚度较好，受力时电桥输出较大。本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平中的X1过载保护缝和X2过载保护缝能够起到限位保护作用，当表面摩擦阻力测量天平受力过大时，X1过载保护缝或X2过载保护缝将靠拢，阻止表面摩擦阻力测量天平产生过大变形，起到保护作用。本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平能够实现模型及飞行器表面的摩擦阻力的精确测量，可以同时测量两个垂直方向的表面摩擦阻力，具有很高的分辨率，典型量程为0.02N，最小可以分辨0.0002N。本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的直径与测量表面尺寸相当，沿测量表面法向的刚度高，有防过载保护功能，不仅可以用于风洞试验中飞行器模型表面的摩擦阻力测量，还可以用于实际飞行器进行飞行器表面的摩擦阻力测量，具有很高的推广应用价值。本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平结构简单，尺寸较小，安装简便，成本低。附图说明图1为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的等轴测视图；图2为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的主视图；图3为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的左视图；图4为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的俯视图；图5为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的仰视图；图6a为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的X1测量梁电阻应变计粘贴位置；图6b为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的X1惠斯通电桥；图6c为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的X2测量梁电阻应变计粘贴位置；图6d为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的X2惠斯通电桥；图7为本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平的典型装配示意图。图中，1.飞行器或模型外壳2.测量面3.表面摩擦阻力测量天平4.连接件5.紧定螺钉6.天平保护壳7.上连接端8.X1测量梁9.X1过载保护缝10.X2过载保护缝11.X2测量梁12.固定端13.矩形定位块；X1惠斯通电桥的应变计编号为：A1、A2、A3、A4；X2惠斯通电桥的应变计编号为：B1、B2、B3、B4。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术。如图1～图5所示，本专利技术的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平包括：上连接端7、X1测量梁8、X1过载保护缝9、X2过载保护缝10、X2测量梁11、固定端12和矩形定位块13；表面摩擦阻力测量天平3为一体结构，主体为圆柱体；圆柱体的上半部开有左右对称的通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的上边和下边为直边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间保留的实体为X1测量梁8，X1测量梁8的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X1测量梁8的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅰ和通孔Ⅱ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X1过载保护缝9；圆柱体的下半部分开有前后对称的通孔Ⅲ和通孔Ⅳ，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的上边和下边为直边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ之间保留的实体为X2测量梁11，X2测量梁11的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X2测量梁11的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅲ和通孔Ⅳ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X2过载保护缝10；X1测量梁8和X2测量梁11垂直，X1测量梁8和X2测量梁11分别测量两个垂直的表面摩擦阻力分量；圆柱体的顶端中心设置有上连接端7；圆柱体的下端固定有固定端12，固定端1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平，其特征在于，所述的表面摩擦阻力测量天平(3)包括：上连接端(7)、X1测量梁(8)、X1过载保护缝(9)、X2过载保护缝(10)、X2测量梁(11)、固定端(12)和矩形定位块(13)；/n表面摩擦阻力测量天平(3)为一体结构，主体为圆柱体；/n圆柱体的上半部开有左右对称的通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的上边和下边为直边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间保留的实体为X1测量梁(8)，X1测量梁(8)的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X1测量梁(8)的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅰ和通孔Ⅱ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X1过载保护缝(9)；/n圆柱体的下半部分开有前后对称的通孔Ⅲ和通孔Ⅳ，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的上边和下边为直边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ之间保留的实体为X2测量梁(11)，X2测量梁(11)的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X2测量梁(11)的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅲ和通孔Ⅳ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X2过载保护缝(10)；/nX1测量梁(8)和X2测量梁(11)垂直，X1测量梁(8)和X2测量梁(11)分别测量两个垂直的表面摩擦阻力分量；/n圆柱体的顶端中心设置有上连接端(7)；/n圆柱体的下端固定有固定端(12)，固定端(12)的直径大于圆柱体的直径，固定端(12)的下表面固定有矩形定位块(13)；/nX1测量梁(8)中段中间位置两侧对称粘贴两片并列的电阻应变计，一侧电阻应变计编号为A1和A3，另一侧电阻应变计对应的编号为A2和A4，A1、A2、A3和A4组成X1惠斯通电桥；X2测量梁(11)中段中间位置两侧对称粘贴两片并列的电阻应变计，一侧电阻应变计编号为B1和B3，另一侧电阻应变计对应的编号为B2和B4，B1、B2、B3和B4组成X2惠斯通电桥。/n...

【技术特征摘要】
1.一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平，其特征在于，所述的表面摩擦阻力测量天平(3)包括：上连接端(7)、X1测量梁(8)、X1过载保护缝(9)、X2过载保护缝(10)、X2测量梁(11)、固定端(12)和矩形定位块(13)；
表面摩擦阻力测量天平(3)为一体结构，主体为圆柱体；
圆柱体的上半部开有左右对称的通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的上边和下边为直边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间保留的实体为X1测量梁(8)，X1测量梁(8)的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X1测量梁(8)的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅰ和通孔Ⅱ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X1过载保护缝(9)；
圆柱体的下半部分开有前后对称的通孔Ⅲ和通孔Ⅳ，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的上边和下边为直边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ之间保留的实体为X2测量梁(11)，X2测量梁(11)的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X2测量梁(11)的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅲ和通孔Ⅳ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X2过载保护缝(10)；
X1测量梁(8)和X2测量梁(11)垂直，X1测量梁(8)和X2测量梁(11)分别测量两个垂直的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘华烨，张长丰，谢斌，王超，田沛洲，张伟，谭健昌，彭超，马涛，刘文华，
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