【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高超声速风洞试验，具体涉及一种用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平及试验方法。
技术介绍
1、再入飞行器在再入过程中由于气动烧蚀和侵蚀的作用，气动外形呈现小不对称特征，从而产生较小量级的滚转力矩，这将对其气动力特性，包括升阻特性、力矩特性（包括俯仰力矩和滚转力矩）和静动态稳定性等产生明显的影响。此外，对于无翼或者舵布局的导弹而言，安装非对称布置的电缆罩和吊挂，也会引起较小量值的滚转力矩。
2、在小量级滚转力矩作用下，当飞形器滚转速率与俯仰速率接近时易发生滚转共振现象，极大降低飞行性能；飞行器滚转速率接近零时，将导致落点精度下降；同时也可能由于配平迎角过大而产生过大的横向过载，带来结构强度方面的问题。如何准确地测定此小量级滚转力矩，为再入飞行器的滚控设计提供依据显得尤为重要。若气动力参数预测不准确（尤其是滚转特性、俯仰力矩特性的预测偏差），会对操纵性和稳定性能产生非常显著的影响，可能导致落点散布大、命中精度低，攻角发散、滚转共振等，甚至造成飞行器的失控。
3、当前，亟需发展一种用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平及试验方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的一个技术问题是提供一种用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平的试验方法，发展风洞环境下精确测量小滚转力矩的测试技术。
2、本专利技术的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特
3、t型构件的竖直段在内环的外圈生根，水平段的两端固定在外环的内圈，水平段的中段与外环的内圈之间设置有隔离缝隙；
4、矩形柱的下端在内环的外圈生根，矩形柱的上端为悬空端，矩形柱的上端对应的外环的内圈设置有与矩形柱的上端的方形端面相匹配的矩形凹槽，方形端面与矩形凹槽之间设置有间隙；
5、各t型构件的竖直段的根部两侧粘贴有背对的半导体应变计。
6、进一步地，所述的轮辐式半导体天平的材质为f141，测量精度为优于0.3%f.s。
7、进一步地，所述的t型构件的竖直段沿径向的截面为尖劈型，顶角范围为2°~5°；水平段的厚度是尖劈的最大厚度的0.2~0.4倍。
8、进一步地，所述的半导体应变计为温度自补偿半导体应变计，温度自补偿半导体应变计设置有温度补偿电阻和零点补偿电阻，补偿后，轮辐式半导体天平的温度和零点漂移均不超过1mv。
9、进一步地，所述的t型构件有4个，第一组的1号半导体应变计和2号半导体应变计的输出电压分别为vs1、vs2，第二组的3号半导体应变计和4号半导体应变计的输出电压分别为vs3、vs4，第三组的5号半导体应变计和6号半导体应变计的输出电压分别为vs5、vs6，第四组的7号半导体应变计和8号半导体应变计的输出电压分别为vs7、vs8；滚转力矩mz的组桥公式如下：
10、mz=（vs1–vs2）+（vs3–vs4）+（vs5–vs6）+（vs7–vs8）。
11、本专利技术的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平的试验方法，包括以下步骤：
12、s10.校准轮辐式半导体天平；
13、通过地面校准系统校准轮辐式半导体天平，将获得的校准公式输入高超声速风洞测控系统；
14、s20.安装轮辐式半导体天平；
15、将轮辐式半导体天平的内环通过1:5配合锥面与支杆连接，安装在高超声速风洞的支撑机构上；将模型套装在轮辐式半导体天平的外环上；通过均匀分布在外环上的若干个带销螺钉，将外环固定在模型的安装端面上；
16、s30.进行试验；
17、启动高超声速风洞，具有高超声速风洞来流时，进行小滚转力矩气动力试验，风洞来流马赫数范围为马赫数4～马赫数7；
18、s40.数据处理；
19、试验完成后，高超声速风洞测控系统将获取的轮辐式半导体天平的输出电压结合校准公式进行数据处理和显示。
20、本专利技术的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平具有以下特点：
21、1.通过轮辐式设计，增大了天平对于滚转力矩的灵敏度；
22、2.使用半导体应变计，实现了天平轮辐式敏感梁的微小应变测量；
23、3.通过半导体应变计的温度自补偿结构，减小甚至消除了天平的温度效应。
24、本专利技术的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平采用t形梁米字布局的轮辐式结构，是一种单分量小滚转力矩天平。同时，为了防止天平在安装和试验过程中出现的滚转力矩过大而损坏，在t型构件之间采用矩形柱和矩形凹槽作为限位结构，限制了t型构件的最大变形。此外，通过半导体应变计，提高了灵敏度；通过在半导体应变计片上布置温度自补偿结构，降低甚至消除了温度漂移。
25、简而言之，本专利技术的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平通过轮辐式天平结构提高了小滚转力矩测量精度，并防止在安装和试验过程中出现的冲击载荷损坏天平；通过半导体应变计提高了灵敏度；通过半导体应变计片上布置温度自补偿结构以降低甚至消除温度漂移。同时，本专利技术的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平的试验方法简便，获得的高精度的单分量小滚转力矩能够为高超声速飞行器设计提供技术支持。
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1.用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的轮辐式半导体天平采用T形梁米字布局的轮辐式结构，通过机械加工工艺和线切割加工工艺整体加工成型，包括同中心轴的内环（A）和外环（B），在内环（A）和外环（B）之间设置有沿周向均匀交错分布的T型构件（C）和矩形柱（D）；
2.根据权利要求1所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的轮辐式半导体天平的材质为F141，测量精度为优于0.3%F.S。
3.根据权利要求1所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的T型构件（C）的竖直段沿径向的截面为尖劈型，顶角范围为2°~5°；水平段的厚度是尖劈的最大厚度的0.2~0.4倍。
4.根据权利要求1所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的半导体应变计为温度自补偿半导体应变计，温度自补偿半导体应变计设置有温度补偿电阻和零点补偿电阻，补偿后，轮辐式半导体天平的温度和零点漂移均不超过1mV。
5.根据权利要求1所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，
6.用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平的试验方法，其基于权利要求1~5中的任意一种所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平进行试验，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的轮辐式半导体天平采用t形梁米字布局的轮辐式结构，通过机械加工工艺和线切割加工工艺整体加工成型，包括同中心轴的内环（a）和外环（b），在内环（a）和外环（b）之间设置有沿周向均匀交错分布的t型构件（c）和矩形柱（d）；
2.根据权利要求1所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的轮辐式半导体天平的材质为f141，测量精度为优于0.3%f.s。
3.根据权利要求1所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的t型构件（c）的竖直段沿径向的截面为尖劈型，顶角范围为2°~5°；水平段的厚度是尖劈的最大厚度的0.2~0.4倍。
4.根据权利要求1所述的用于小滚转力矩风洞试验的轮辐式半导体天平，其特征在于，所述的半导体应变计为...
【专利技术属性】
技术研发人员：巢根明，郭雷涛，杨方奎，邱华诚，孙鹏，吴友生，许晓斌，向立光，蒋万秋，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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