一种六维力杆式风洞应变天平及其增材制造方法技术

本发明专利技术涉及一种六维力杆式风洞应变天平及其增材制造方法，属于试验空气动力学测量技术领域，包括测量锥段、前五分量元件、阻力测量结构、后五分量元件和固定锥段，其中阻力测量结构为杆式旋成体，包括外壳体、阻力元件、阻力支撑片体组和内轴；内轴同轴嵌套于外壳体内，通过阻力元件和阻力支撑片组固连；测量锥段、前五分量元件、外壳体、内轴、后五分量元件和固定锥段沿轴线依次固连，构成天平整体；本发明专利技术为整体加工而成的一体化结构，天平结构紧凑、对称性好，刚度/强度高，阻力测量干扰较小；此外采用本发明专利技术增材制造方法可极大缩短加工周期，降低加工成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风洞天平，具体涉及一种六维力杆式风洞应变天平及其增材制造方法，属于试验空气动力学测量。

技术介绍

1、风洞天平是气动力试验的核心测量设备，其性能对测力精准度有决定性作用。为准确获得飞行器六维气动力和力矩，需通过天平结构设计实现单一被测分量尽可能大的应变/变形比，同时，单一自由度应变变化只对该对应载荷分量敏感，而对其他分量变化不敏感。由此，风洞天平结构异常复杂。当前，天平研制几乎完全依赖减材加工技术，主要包括“分体式”和“整体式”加工方法。“分体式”加工是指对天平部件采用分体加工再通过机械紧固或焊接组合成一体的方法，一定程度上会引入测量滞后或零点漂移效应；为此，目前六分量杆式应变天平大多采用基于减材技术的“整体式”结构加工方法。

2、受限于现有加工技术制约，当前天平研制的主要问题在于：1)天平研制往往受限于加工实现手段，研发人员无法突破加工技术制约实现更优性能的天平结构设计；2)为实现复杂内部结构，天平本体过度加工，从而使得天平整体刚度、强度严重削弱；3)现有加工手段下形成的杆式天平结构由于结构对称性差，往往存在阻力测量分辨率低本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，包括：测量锥段(1)、前五分量元件(2)、阻力测量结构(3)、后五分量元件(4)和固定锥段(5)；

2.根据权利要求1所述的六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，所述阻力支撑片组(303)包含2N个相同的支撑片组，每N个为一组沿内轴(304)的径向均匀布置在其两端，每个支撑片组包含M个相同的片状结构，其中N、M均为正整数。

3.根据权利要求2所述的六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，所述每个支撑片组沿阻力测量结构(3)轴向刚度弱，受轴向载荷时为弯曲变形，沿阻力测量结构(3)径向刚度强，受径向载荷时为拉压变形。

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【技术特征摘要】

1.一种六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，包括：测量锥段(1)、前五分量元件(2)、阻力测量结构(3)、后五分量元件(4)和固定锥段(5)；

2.根据权利要求1所述的六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，所述阻力支撑片组(303)包含2n个相同的支撑片组，每n个为一组沿内轴(304)的径向均匀布置在其两端，每个支撑片组包含m个相同的片状结构，其中n、m均为正整数。

3.根据权利要求2所述的六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，所述每个支撑片组沿阻力测量结构(3)轴向刚度弱，受轴向载荷时为弯曲变形，沿阻力测量结构(3)径向刚度强，受径向载荷时为拉压变形。

4.根据权利要求2所述的六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，n的取值为3～6，m的取值为4～8。

5.根据权利要求1所述的六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，所述阻力元件(302)内部两侧开设凹槽，两个凹槽之间形成连接梁，将阻力元件(302)的第一元件(302-1)和第二元件(302-2)连接，其中第一元件(302-1)与外壳体(301)连接端的侧向平面内设置弹性铰链(302-1-1)，第二元件(302-2)与内轴(304)连接端的纵向和侧向平面内分别设置弹性铰链(302-2-1)；所述第一元件(302-1)的内部开设通孔。

6.根据权利要求5所述的六维力杆式风洞应变天平，其特征在于，所述第一元件(302-1)的内部开设的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫万方，陈天奇，张远晖，张晨凯，谢峰，王帅，魏忠武，董金刚，
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：