一种用于大载荷比天平风洞加载检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及风洞试验领域，公开了一种用于大载荷比天平风洞加载检测装置及方法，所述装置包括锥套、加载头、顶尖、顶尖座、第一加载挂钩，所述天平的前锥套入锥套内，所述锥套外设置加载头，所述加载头的外部对称水平设置加载梁；所述第一加载挂钩与加载梁之间通过顶尖与顶尖座配合完成连接，所述顶尖的外表面为球面，所述顶尖座上设置与顶尖形状适配的球面凹槽，所述顶尖与顶尖座以球面配合的方式连接，所述第一加载挂钩与连索件的一端连接，所述连索件的另一端与托盘连接，所述第一加载挂钩与加载梁相互垂直，所述第一加载挂钩竖直向下设置。本发明专利技术解决了风洞天平加载检测存在的加载装置成本高昂、占地较大及加载验证不精确的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大载荷比天平风洞加载检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及风洞试验领域，更具体地涉及一种用于大载荷比天平风洞加载检测装置及方法。

技术介绍

[0002]风洞测力试验中所使用的应变天平可直接测量作用在航空模型上的气动力和力矩，是测力风洞试验中最为关键的高精度传感器之一。在每次风洞试验前，需对天平实施静加载，检测风洞天平三个方向分力和分力矩总共六元载荷的准度，通过加载准度可以判定天平的状态，确定天平自身、天平公式、采集系统等所涉及的子系统是否存在问题，只有风洞天平在风洞中完成静加载验证以后才可以进行风洞试验。
[0003]目前，在风洞中对风洞天平可以实现升力快捷加载，对其他五元的加载则存在较大的弊端或者困难，其主要问题如下：弊端a：对于侧力的加载，尾支撑试验需对天平支杆二次安装，将整体绕X轴旋转90
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安装才能实现侧力的加载，费时费力，而对于腹撑试验或者背撑试验，则有可能无法实现天平及支杆旋转90
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加载，因此也就无法实现天平的侧力加载验证；弊端b：对于阻力的加载，现在最常用的加载方式是调节攻角机构，使天平与水平面存在一定的夹角，通过加载纵向载荷实现天平阻力分量的加载，然而由于受风洞攻角机构的限制，其天平只能上扬很小的角度，这个角度通常小于20
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，这样会造成加载纵向载荷时，仅有很小的阻力分量，并且由于其他元对阻力的干扰、弹性角变形影响等众多因素，造成天平阻力加载准度不足，不能准确的反应天平的状态；弊端c：对于俯仰力矩与偏航力矩的加载，主要存在两个弊端，其一是二者需要二次安装，将天平绕轴线旋转90
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，如侧力加载那样，其次是无法很准确测量加载中心与天平校心的距离，进而影响风洞天平的俯仰力矩与偏航力矩的加载判断；弊端d：对于滚转力矩的加载，则是因无法实现快捷准确的加载而不得不放弃这个重要一步骤。
[0004]针对上述风洞天平加载检测中存在的问题，专利CN202011116458.5公开了一种用于风洞天平加载检测的支撑复位装置，其虽然可以实现天平三个分力和力矩的加载，但是存在以下弊端：1.成本高昂；2.占地较大，在风洞中加载极为困难，或者说难以实现；3.天平没能与风洞设备相连，无法实现从加载到力值计算整个系统的检验；专利CN113049213A公开了一种风洞天平加载方法，但对于前文所述的部分弊端依然不能全面解决，例如对弊端a所述的问题，弊端b的问题，没能实现解决，虽然在阻力加载时针对弹性角做了修正，但调整攻角加载这种措施，依然会造成阻力加载验证的不准。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中风洞天平加载检测存在的加载装置成本高昂、占地较大及加载验证不精确的问题，本专利技术提供一种用于大载荷比天平风洞加载检测装置及方法。
[0006]本专利技术采用的具体方案为：一种用于大载荷比天平风洞加载检测装置，所述装置包括锥套、加载头、顶尖、顶尖座、第一加载挂钩，所述天平的前锥套入锥套内，所述锥套外设置加载头，所述加载头的外部对称水平设置加载梁；所述第一加载挂钩与加载梁之间通过顶尖与顶尖座配合完成连接，所述顶尖的外表面为球面，所述顶尖座上设置与顶尖形状适配的球面凹槽，所述顶尖与顶尖座以球面配合的方式连接，所述第一加载挂钩与连索件的一端连接，所述连索件的另一端与托盘连接，所述第一加载挂钩与加载梁相互垂直，所述第一加载挂钩竖直向下设置。
[0007]所述锥套的大径端与小径端均设置多个一字缝，所述大径端的一字缝与小径端的一字缝间隔排布。
[0008]所述装置包括设置在所述天平的末端支杆上的转向接头，所述转向接头包括2个V形连接件，所述支杆固定于2个V形连接件拼合后的空腔内。
[0009]所述加载挂钩还包括第二加载挂钩，所述第二加载挂钩与加载梁相互垂直，所述第二加载挂钩与天平平行设置，所述转向接头两侧壁上对称设置两个第一滑轮，所述第二加载挂钩上的连索件与所述第一滑轮连接后竖直向下设置。
[0010]所述加载挂钩还包括第三加载挂钩，所述第三加载挂钩与加载梁同方向设置，所述第三加载挂钩与加载梁均垂直于所述加载头，所述转向接头与L型支杆的一端连接，所述L型支杆的另一端设置第二滑轮，所述加载挂钩上的连索件与所述第二滑轮连接后竖直向下设置。
[0011]一种用于大载荷比天平风洞加载检测方法，所述检测方法为测量升力、俯仰力矩的加载验证方法，包括如下步骤：步骤一：将天平锥套、加载头、待检验天平通过锥配合方式连接；步骤二：将第一加载挂钩安装在加载头上，二者通过顶尖及顶尖座配合，顶尖及顶尖座接触面采用球面配合，顶尖座球面半径大于顶尖球面半径，顶尖座的锥度大于顶尖的锥度；步骤三：在两个第一加载挂钩上挂上相同载荷值的砝码，两个第一加载挂钩同时施加相同质量的砝码，得到理论施加升力载荷值，根据测量作用点到天平校心的距离，计算俯仰力矩理论载荷值；步骤四：计算加载误差，通过天平采集到的天平升力，俯仰力矩的数值，计算升力加载误差，俯仰力矩加载误差。
[0012]一种用于大载荷比天平风洞加载检测方法，所述检测方法为测量滚转力矩的加载方法，包括如下步骤：步骤一：将天平锥套、加载头、待检验天平通过锥配合方式连接；步骤二：将第一加载挂钩与加载头通过顶尖及顶尖座配合连接；步骤三：在第一加载挂钩上施加砝码，其中一个第一加载挂钩上有砝码，另外一个第一加载挂钩上没有砝码，此状态标记为天平初读数；步骤四：将有砝码的第一加载挂钩上的砝码施加到没有砝码的第一加载挂钩上，此状态标记为天平末读数，此时，测量有砝码的第一加载挂钩与无砝码的第一加载挂钩的距离，根据测得的距离计算实际的理论滚准力矩；步骤五：计算加载误差，通过天平采集到的天平滚转力矩，计算滚转力矩加载误
差。
[0013]一种用于大载荷比天平风洞加载检测方法，所述检测方法为测量阻力的加载方法，包括如下步骤：步骤一：将天平锥套、加载头、待检验天平通过锥配合方式连接；将天平的支杆端的转向接头安装到支杆等值段上，转向接头由两个V形连接件组成；步骤二：将第二加载挂钩与加载头通过顶尖及顶尖座的配合实现连接；步骤三：将连索件一端与第二加载挂钩相连，另一端通过第一滑轮实现转向，将轴向力转化为重力矢量方向载荷；步骤四：在两个连索件末端托盘上挂上相同载荷值的砝码，两个连索件末端托盘分别施加相同的砝码，计算理论施加阻力载荷值；步骤五：计算加载误差，通过天平采集到天平阻力，计算阻力加载误差。
[0014]一种用于大载荷比天平风洞加载检测方法，所述检测方法为测量偏航力矩的加载方法，包括如下步骤：步骤一：将天平锥套、加载头、待检验天平通过锥配合方式连接；将天平的支杆端的转向接头安装到支杆等值段上，转向接头由两个V形连接件组成；步骤二：将第二加载挂钩与加载头通过顶尖及顶尖座的配合实现连接；步骤三：将连索件一端与第二加载挂钩相连，一端通过第一滑轮实现转向，将轴向力转化为重力矢量方向载荷；步骤四：在一个第二加载挂钩上施加砝码，另一第二加载挂钩上没有挂钩，此状态标记为天平初读数；步骤五：将有砝码的第二加载挂钩上的砝码施加到没本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大载荷比天平风洞加载检测装置，其特征在于，所述装置包括锥套（1）、加载头（2）、顶尖（3）、顶尖座（4）、第一加载挂钩（13），所述天平的前锥套入锥套（1）内，所述锥套（1）外设置加载头（2），所述加载头（2）的外部对称水平设置加载梁（9）；所述第一加载挂钩（13）与加载梁（9）之间通过顶尖（3）与顶尖座（4）配合完成连接，所述顶尖（3）的外表面为球面，所述顶尖座（4）上设置与顶尖（3）形状适配的球面凹槽，所述顶尖（3）与顶尖座（4）以球面配合的方式连接，所述第一加载挂钩（13）与连索件（6）的一端连接，所述连索件（6）的另一端与托盘（11）连接，所述第一加载挂钩（13）与加载梁（9）相互垂直，所述第一加载挂钩（13）竖直向下设置。2.根据权利要求1所述的用于大载荷比天平风洞加载检测装置，其特征在于，所述锥套（1）的大径端与小径端均设置多个一字缝（10），所述大径端的一字缝（10）与小径端的一字缝（10）间隔排布。3.根据权利要求1所述的用于大载荷比天平风洞加载检测装置，其特征在于，所述装置包括设置在所述天平的末端支杆上的转向接头（8），所述转向接头（8）包括2个V形连接件（12），所述支杆固定于2个V形连接件（12）拼合后的空腔内。4.根据权利要求3所述的用于大载荷比天平风洞加载检测装置，其特征在于，所述加载挂钩还包括第二加载挂钩（14），所述第二加载挂钩（14）与加载梁（9）相互垂直，所述第二加载挂钩（14）与天平平行设置，所述转向接头（8）两侧壁上对称设置两个第一滑轮（7），所述第二加载挂钩（14）上的连索件（6）与所述第一滑轮（7）连接后竖直向下设置。5.根据权利要求4所述的用于大载荷比天平风洞加载检测装置，其特征在于，所述加载挂钩还包括第三加载挂钩（15），所述第三加载挂钩（15）与加载梁（9）同方向设置，所述第三加载挂钩（15）与加载梁（9）均垂直于所述加载头（2），所述转向接头（8）与L型支杆的一端连接，所述L型支杆的另一端设置第二滑轮（16），所述第三加载挂钩（15）上的连索件（6）与所述第二滑轮（16）连接后竖直向下设置。6.一种用于大载荷比天平风洞加载检测方法，其特征在于，所述检测方法为测量升力、俯仰力矩的加载验证方法，所述方法基于权利要求1
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5任一项所述的装置实现，包括如下步骤：步骤一：将天平锥套（1）、加载头（2）、待检验天平通过锥配合方式连接；步骤二：将第一加载挂钩（13）安装在加载头（2）上，二者通过顶尖（3）及顶尖座（4）配合，顶尖（3）及顶尖座（4）接触面采用球面配合，顶尖座（4）球面半径大于顶尖（3）球面半径，顶尖座（4）的锥度大于顶尖（3）的锥度；步骤三：在两个第一加载挂钩（13）上挂上相同载荷值的砝码，两个第一加载挂钩（13）同时施加相同质量的砝码，得到理论施加升力载荷值，根据测量作用点到天平校心的距离，计算俯仰力矩理论载荷值；步骤四：计算加载误差，通过天平采集到的天平升力，俯仰力矩的数值，计算升力加载误差，俯仰力矩加载误差。7.一种用于大载荷比天平风洞加载检测方法，其特征在于，所述检测方法为测量滚转力矩的加载方法，所述方法基于权利要求1
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5任一项所述的装置实现，包括如下步骤：步骤一：将天平锥套（1）、加载头（2）、待检验天平通过锥配合方式连接；步骤二：将第一加载挂钩（13）与加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，李勇，李小刚，郭举光，张傲男，潘华，王为铭，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：