一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平制造技术

本发明专利技术提供了一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，天平本体由上往下依次包括一体成型的舵面连接件、轴向力元件、五分量元件和模型连接件，在风洞实验时，通过舵面连接件将待测舵面的气动力实时传递到天平本体上，天平本体上各分量的敏感元件感受到气动载荷后将气动力分解为x、y、z三个方向的力和三个方向的力矩，在气动载荷的作用下敏感环上布置的应变计所组成的惠斯通电气桥仅在轴向力X的作用下产生输出，五分量元件上不同位置布置的应变计组成的五个桥路，可以使得五个桥路依次只在法向力Y、俯仰力矩Mz、侧向力Z、偏航力矩My和铰链力矩Mx的作用下产生输出，从而得到天平本体坐标系下的六分量气动力，获得六分量的气动数据。获得六分量的气动数据。获得六分量的气动数据。

【技术实现步骤摘要】
一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平


[0001]本专利技术涉及空气动力学
，尤其是涉及一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平。

技术介绍

[0002]铰链力矩试验是风洞测力试验中最为重要的类型之一，主要用于测量作用在飞行器舵面上的气动力，其中对舵面转轴的力矩称为铰链力矩。该类试验可以获得舵面所需的操纵功率，为选择或设计操纵装置的助力器提供依据，同时舵面的各分量气动力也可以用于校核舵面和舵轴的强度，为飞行器的仿真提供输入数据。
[0003]铰链力矩天平是实现铰链力矩测量的核心元件，在实际风洞铰链力矩测量试验中，轮毂式铰链力矩天平由于其外形小巧，可随意放置在全模型腔内的任意位置，横置或斜置以适应不同的舵轴安置形式，也容易实现多个舵面多天平的同时测量，并且轮毂式天平的刚度较大，能降低弹性变形引入的测量误差。因此，轮毂式结构的铰链力矩天平在实际的测量试验中最为常见。
[0004]目前，因传统天平结构的轴向力元件较为复杂，占用空间较多，无法直接应用于轮毂式结构上，因此当前轮毂式铰链力矩天平一般以五分量居多，缺少轴向力元件，使获得的气动参数一直缺少沿舵轴方向的气动力，除此之外，缺失的轴向力也使得天平公式中缺少轴向力对其它分量的干扰，进一步限制了现有五分量天平的精度，这成了制约当前铰链力矩试验能力的重要限制因素。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，针对目前风洞铰链力矩测量试验中轮毂式天平一般无轴向力元件的问题，提供了一种具有六分量测量能力的铰链力矩天平，能够同步测量舵面的六分量气动力，该天平在保持轮毂式传统优点的同时，具备了六分量气动力测量能力，并进一步提高了天平的可靠性和测量精度，使风洞铰链力矩的试验能力得到提升。
[0006]一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，包括天平本体，所述天平本体由上往下依次包括一体成型的舵面连接件、轴向力元件、五分量元件和模型连接件，所述轴向力元件包括敏感环，所述敏感环的顶端设有第一十字梁，所述敏感环的底端设有第二十字梁，所述第一十字梁相对于所述第二十字梁沿所述敏感环的中轴线45
°
错开，所述敏感环的上下两端均粘贴有应变计，所述应变计连接形成用于测量轴向力X的惠斯通电桥，所述五分量元件上粘贴有应变计，所述五分量元件上的所述应变计连接形成分别用于测量侧向力Z、偏航力矩My、法向力Y、俯仰力矩Mz和铰链力矩Mx的惠斯通电桥。
[0007]进一步的，所述天平本体的外侧套装有天平护罩，所述天平护罩底端与所述模型连接件的顶端固定连接。
[0008]进一步的，所述五分量元件包括相互平行的五根梁柱，五根所述梁柱包括中心位
置的所述梁柱和等间距设置在中心位置所述梁柱外围的四根梁柱，五根所述梁柱的横截面形状均为矩形。
[0009]进一步的，所述舵面连接件的顶端设有方形孔和若干个螺纹孔，所述方形孔设置在所述舵面连接件顶端的中心位置，所述螺纹孔均匀分布在所述方形孔的四周。
[0010]进一步的，所述轴向力元件的顶面高于所述天平护罩的顶面。
[0011]进一步的，所述敏感环底端靠近所述第二十字梁的根部位置以其顶端相同位置均设有所述应变计，所述敏感环上下两端的所述应变计连接形成用于测量轴向力X的惠斯通电桥，所述第一十字梁的顶端与所述舵面连接件连接，所述第二十字梁的底端与所述五分量元件连接。
[0012]进一步的，所述梁柱沿Y轴和Z轴分布，中心位置的所述梁柱位于Y轴和Z轴的交汇处，所述第二十字梁沿Y轴和Z轴分布，第二十字梁的轴心线与X轴重合。
[0013]进一步的，所述天平护罩的外侧安装有集线器，所述集线器与所述天平护罩的内部连通，所述集线器与所述天平护罩之间螺纹连接，所述集线器的轴线与所述天平护罩的轴线相互垂直且相交。
[0014]进一步的，所述模型连接件的底端设有与其同轴线的凸台。
[0015]进一步的，所述轴向力元件的最大直径小于所述天平护罩的内径。
[0016]本专利技术的技术方案提供了一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，在风洞实验时通过舵面连接件将待测舵面的气动力实时传递到天平本体上，天平本体上各分量的敏感元件感受到气动载荷后将气动力分解为x、y、z三个方向的力和三个方向的力矩，并通过轴向力元件和五分量元件上由应变计连接形成的惠斯通电桥进行实时输出，从而得到天平本体坐标系下的六分量气动力，获得六分量的气动数据。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0019]图2为本专利技术天平本体的整体结构示意图；
[0020]图3为本专利技术天平本体的主视图；
[0021]图4为本专利技术图3中沿A
‑
A的剖视图；
[0022]图5为本专利技术图3中沿B
‑
B的剖视图；
[0023]图6为本专利技术图3中沿C
‑
C的剖视图；
[0024]图7为本专利技术轴向力元件中惠斯通电桥的组建示意图；
[0025]附图标记说明：1
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天平本体、101
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舵面连接件、1011
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方形孔、1012
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螺纹孔、102
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轴向力元件、1021
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敏感环、1022
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第一十字梁、1023
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第二十字梁、103
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梁柱、104
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模型连接件、1041
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连接孔、1042
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通孔、1043
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销孔、2
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天平护罩、3
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集线器、4
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应变计、5
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引线孔；
具体实施方式
[0026]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]此外，术语"第一"、"第二"仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，其特征在于，包括天平本体，所述天平本体由上往下依次包括一体成型的舵面连接件、轴向力元件、五分量元件和模型连接件，所述轴向力元件包括敏感环所述敏感环的顶端设有第一十字梁，所述敏感环的底端设有第二十字梁，所述第一十字梁相对于所述第二十字梁沿所述敏感环的中轴线45
°
错开，所述敏感环的上下两端均粘贴有应变计，所述应变计连接形成用于测量轴向力X的惠斯通电桥，所述五分量元件上粘贴有应变计，所述五分量元件上的所述应变计连接形成分别用于测量侧向力Z、偏航力矩My、法向力Y、俯仰力矩Mz和铰链力矩Mx的惠斯通电桥。2.根据权利要求1所述的轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，其特征在于，所述天平本体的外侧套装有天平护罩，所述天平护罩底端与所述模型连接件的顶端固定连接。3.根据权利要求1所述的轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，其特征在于，所述五分量元件包括相互平行的五根梁柱，五根所述梁柱包括中心位置的所述梁柱和等间距设置在中心位置所述梁柱外围的四根梁柱，五根所述梁柱的横截面形状均为矩形。4.根据权利要求1所述的轮毂式结构的六分量铰链力矩天平，其特征在于，所述舵面连接件的顶端设有方形孔和若干个螺纹孔，所述方形孔设置在所述舵面连接件顶端的中心位置，所述螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春风，王瑞庭，何啸天，刘家骅，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：