一种双支杆双天平的风洞测力试验方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115219141A(43)申请公布日2022.10.21(21)申请号202210916527.3(22)申请日2022.08.01(71)申请人中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所地址110000辽宁省沈阳市皇姑区阳山路1号(72)发明人张刃杜文天徐志福张明龙(74)专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209专利代理师胡砚智(51)Int.Cl.G01M9/02(2006.01)G01M9/06(2006.01)G01M9/08(2006.01)权利要求书8页说明书19页附图4页(54)发明名称一种双支杆双天平的风洞测力试验方法(57)摘要一种双支杆双天平的风洞测力试验方法，属于风洞试验技术领域。为提高双支杆双天平测力试验模型的风洞测力试验的数据准确性。本发明在试验模型内在支杆天平前端安装角度传感器。风洞试验前进行两项项测量工作。一是测量各天平相对于支杆参考平面的安装角，二是标定角度传感器，在上述两项测量工作的基础上，测量参考平面相对于水平面的姿态角，据此，双天平测量得到的载荷先从天平轴系投影到参考轴系，再从参考轴系投影到地轴系，在地轴系中双天平测量的载荷可以直接相加，获得当前模型的总载荷。在地轴系下模型的气动载荷等于总载荷扣除自重载荷。模型在地轴系下的角度已测，地轴系下的气动力可以投影到模型体轴系、风轴系下。CN115219141ACN115219141A权利要求书1/8页1.一种双支杆双天平的风洞测力试验方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、调平试验模型参考平面，并以此平面作为支杆和试验模型共用的参考平面；S2、测量参考平面相对于天平的夹角：对于每台天平，在支杆参考平面滚转角0°、±90°、180°下测量天平力，计算纵向和横向的正切角，通过相反方向的正切角运算得到参考平面相对于天平的夹角；S3、在分度仪上标定角度传感器，或者在试验模型中通过线性回归拟合标定角度传感器测量值与真实角度值的关系；S4、进行无风试验，试验模型和支杆根据试验需求在一定角度范围内进行俯仰运动，角度传感器测量角度减去角度传感器相对于参考平面的夹角，或者基于参考平面标定角度传感器的线性函数，得到参考平面相对于水平面的姿态角；S5、进行无风试验，测量无风试验的试验模型的自重载荷：将双天平测量得到的载荷先从天平轴系投影到支杆参考轴系，再从支杆参考轴系投影到地轴系，并在地轴系中将双天平测量的载荷相加，获得无风试验时试验模型的自重载荷；S6、进行风洞试验，试验模型和支杆根据试验需求在一定角度范围内进行俯仰运动，角度传感器测量角度减去角度传感器相对于参考平面的夹角，或者基于参考平面标定角度传感器的线性函数，得到参考平面相对于水平面的姿态角；S7、进行风洞试验，测量风洞试验的试验模型的总载荷：将双天平测量得到的载荷先从天平轴系投影到支杆参考轴系，再从支杆参考轴系投影到地轴系，并在地轴系中将双天平测量的载荷相加，获得风洞试验时试验模型的总载荷；S8、在地轴系下试验模型总载荷扣除试验模型的自重载荷得到试验模型的气动载荷，通过试验模型在地轴系下的姿态角，建立从地轴系到试验模型体轴系的欧拉旋转矩阵，将地轴系下的气动力投影到试验模型体轴系、风轴系。2.根据权利要求1所述的一种双支杆双天平的风洞测力试验方法，其特征在于：步骤S2测量参考平面相对于天平的夹角的具体实现方法为：S2.1、双支杆不连接模型，在天平前端加挂砝码，以参考平面作为基准，通过俯仰角机构和滚转角机构调平支杆，以象限仪测量角度偏差，偏差控制在±0.01°以内；天平力计算时，使用光杆天平零点电压作为初读数，使用加挂砝码后的天平电压作为试验读数；光杆天平零点电压取滚转角0°、180°、±90°时的测量电压的平均值；S2.2、支杆轴线处于滚转角0°位置，调平参考平面，测量天平力，计算参考平面相对于天平的滚转角：为支杆轴线滚转角0°时z轴方向的天平力，为支杆轴线滚转角0°时y轴方向的天平力；计算支杆轴线处于滚转角0°位置下的水平面与天平轴线的夹角：为俯仰角，为天平支杆的弹性角，为支杆轴线滚转角0°时x轴方向的天平2CN115219141A权利要求书2/8页力；S2.3、支杆轴线处于滚转角180°位置，调平参考平面，测量天平力，计算支杆轴线处于滚转角180°位置下的水平面与天平轴线的夹角：为支杆轴线滚转角180°时x轴方向的天平力，为支杆轴线滚转角180°时y轴方向的天平力；S2.4、支杆轴线处于滚转角90°位置，调平参考平面，测量天平力，计算支杆轴线处于滚转角90°位置下的水平面与天平轴线的夹角：为支杆轴线滚转角90°时x轴方向的天平力，为支杆轴线滚转角90°时z轴方向的天平力；S2.5、支杆轴线处于滚转角‑90°位置，调平参考平面，