一种针对载荷不匹配风洞天平的校准装置及校准方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113324728A(43)申请公布日2021.08.31(21)申请号202110740371.3(22)申请日2021.06.30(71)申请人中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所地址621000四川省绵阳市二环路南段6号(72)发明人马涛田沛洲苗磊向光伟徐涛杜轶焜周米文(74)专利代理机构北京方安思达知识产权代理有限公司11472代理人李彪王蔚(51)Int.Cl.G01M9/06(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称一种针对载荷不匹配风洞天平的校准装置及校准方法(57)摘要本发明属于航空航天测力试验气动力测量技术领域，具体地说，涉及一种针对载荷不匹配风洞天平的校准装置及校准方法，其包括：加载头(1)、第一电热膜(2)、第二电热膜(3)、转接装置(5)、支杆(6)、第三电热膜(7)、第四电热膜(8)、校准架(9)和温控装置(10)；将载荷不匹配天平(4)置于加载头(1)内，并将载荷不匹配天平(4)的一端固定在加载头(1)的一端，其另一端连接转接装置(5)，转接装置(5)与支杆(6)连接，支杆(6)与校准架(9)连接；加载头(1)上覆盖第一电热膜(2)和第二电热膜(3)；支杆(6)上覆盖第三电热膜(7)和第四电热膜(8)。CN113324728ACN113324728A权利要求书1/3页1.一种针对载荷不匹配风洞天平的校准装置，其特征在于，其包括：加载头(1)、第一电热膜(2)、第二电热膜(3)、转接装置(5)、支杆(6)、第三电热膜(7)、第四电热膜(8)、校准架(9)和温控装置(10)；将载荷不匹配天平(4)置于加载头(1)内，并用拉紧螺钉(11)将载荷不匹配天平(4)的一端固定在加载头(1)的一端，载荷不匹配天平的另一端连接转接装置(5)，转接装置(5)与支杆(6)连接，支杆(6)与校准架(9)连接；加载头(1)上覆盖第一电热膜(2)和第二电热膜(3)；支杆(6)上覆盖第三电热膜(7)和第四电热膜(8)；温控装置(10)分别与第一电热膜(2)、第二电热膜(3)、第三电热膜(7)和第四电热膜(8)通信连接。2.根据权利要求1所述的针对载荷不匹配风洞天平的校准装置，其特征在于，在天平靠近加载头一端的过渡段的上表面选取第一温度测点(21)，在天平靠近加载头一端的过渡段的下表面选取第二温度测点(31)，在天平靠近支杆一端的过渡段的上表面选取第三温度测点(71)，在天平靠近支杆一端的过渡段的下表面选取第四温度测点(81)；温控装置(10)分别采集第一温度测点(21)、第二温度测点(31)、第三温度测点(71)和第四温度测点(81)处的温度，根据采集的各自的温度，分别控制第一电热膜(2)、第二电热膜(3)、第三电热膜(7)和第四电热膜(8)的功率，从而对载荷不匹配风洞天平的温度进行实时监控，模拟不同的温度梯度状态。3.根据权利要求1所述的针对载荷不匹配风洞天平的校准装置，其特征在于，所述连接装置(5)为不同规格的连接装置；通过更换连接装置，改变天平轴线和支杆轴线的距离，从而模拟不同的天平‑支撑连接刚度，天平‑支撑连接刚度用参数Gd表示：其中，h为天平轴线和支杆轴线的偏移量；L为天平靠近加载头一端的端面到天平中心的距离；Ymax为试验中天平升力的最大载荷；Mzmax为试验中天平俯仰力矩的最大载荷。4.一种针对载荷不匹配风洞天平的校准方法，该方法基于上述权利要求1‑3中任一所述的针对载荷不匹配风洞天平的校准装置实现，该方法包括：步骤1)基于响应面方法均匀选取加载点，得到校准加载矩阵M：其中，YN为第N个加载点的天平升力载荷；MzN为第N个加载点的天平俯仰力矩载荷；XN为第N个加载点的天平阻力载荷；MxN为第N个加载点的天平滚转力矩载荷；ZN为第N个加载点的天平侧力载荷；MyN为第N个加载点的天平偏航力矩载荷；TqsN为第N个加载点第一温度测点(21)的目标温度、TqxN为第N个加载点第二温度测点(31)的目标温度、ThsN为第N个加载点第三温度测点(71)的目标温度、ThxN为第N个加载点第四温度测点(81)的目标温度，GdN为第N个加载点天平‑支撑连接刚度参数；步骤2)利用校准装置，对校准矩阵M中的每个加载点进行校准，得到每个加载点对应的2CN113324728A权利要求书2/3页天平六个惠斯通电桥的电信号输出：U1、U2、U3、U4、U5、U6，与对应加载点的11个参数一起构成天平的校准数据；其中，U1代表粘贴于天平前侧升力‑俯仰力矩测量元件上的惠斯通电桥的电信号输出；U2代表粘贴于天平后侧升力‑俯仰力矩测量元件上的惠斯通电桥的电信号输出；U3代表粘贴于天平阻力测量元件上的惠斯通电桥的电信号输出；U4代表粘贴于天平滚