一种风洞试验模型阻力高精度测量的电磁天平装置.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CN113295367A(43)申请公布日2021.08.24(21)申请号202110473396.1(22)申请日2021.04.29(71)申请人中国航天空气动力技术研究院地址100074北京市丰台区云岗西路17号(72)发明人闫万方魏巍赵煊杨辉(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人马全亮(51)Int.Cl.G01M9/04(2006.01)G01M9/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种风洞试验模型阻力高精度测量的电磁天平装置(57)摘要本发明公开了一种风洞试验模型阻力高精度测量的电磁天平装置，以解决采用传统内式应变天平用于风洞飞行器模型阻力测量时的分辨率不足、非线性干扰大而导致测量精度低的技术难题。包括风洞飞行器模型、五自由度抑制装置、转接法兰、阻力电磁天平和尾支杆；五自由度抑制装置的壳体通过转接法兰与阻力电磁天平的第一壳体连接，其内轴与阻力电磁天平的支撑轴连接，风洞飞行器模型安装在壳体上，最终通过电磁天平的支撑轴安装在尾支杆上形成测量装置整体；风洞试验时，风洞飞行器模型的气动载荷升力Y、俯仰力矩Mz、侧力Z、偏航力矩My和滚转力矩Mx被五自由度抑制装置抑制，仅阻力X载荷无失真的传递至阻力电磁天平，进而实现阻力的高精度孤立测量。CN113295367ACN113295367A权利要求书1/2页1.一种风洞试验模型阻力高精度测量的电磁天平装置，其特征在于，包括：阻力电磁天平、五自由度抑制装置、风洞飞行器模型(1)、转接法兰(3)和尾支杆(5)；所述阻力电磁天平包括第一磁悬浮组件、第二磁悬浮组件、阻力盘、支撑轴(401)、第一壳体(402)、第二壳体(415)、第三壳体(418)、位移传感器(416)、硅钢片组(417)、第一限位螺母(403)、第二限位螺母(419)、电控系统和电流测量组件(423)；所述第一磁悬浮组件、第二磁悬浮组件和位移传感器(416)依次安装在支撑轴(401)上，所述第一壳体(402)、第二壳体(415)和第三壳体(418)依次连接组成阻力电磁天平外壳，所述阻力盘安装在第二壳体(415)上并沿轴向位于第一磁悬浮组件和第二磁悬浮组件之间，第一磁悬浮组件、第二磁悬浮组件、位移传感器(416)、电磁天平外壳以及阻力盘共同构成阻力测量组件；所述硅钢片组(417)也安装在第二壳体(415)上并沿轴向位于与位移传感器(416)相同的位置；第一限位螺母(403)沿轴向安装在第一壳体(402)的外侧，第二限位螺母(419)沿轴向安装在第三壳体(418)的外侧，第一限位螺母(403)和第二限位螺母(419)用于阻力电磁天平外壳的轴向限位；阻力电磁天平工作时，电控系统控制阻力测量组件实现天平外壳沿轴向悬浮，受载后，位移传感器(416)测得天平外壳的轴向位移变化，电控系统通过改变第一磁悬浮组件和第二磁悬浮组件的控制电流，实现位移回零，再由电流测量组件(423)测得电流变化，进而根据电流‑阻力映射关系，获得实时阻力气动载荷；所述五自由度抑制装置包括壳体(201)、内轴(202)和抑制装置(203)；所述壳体(201)通过抑制装置(203)与内轴(202)连接，实现除阻力方向以外的其他五个自由度的抑制；所述壳体(201)通过转接法兰(3)与阻力电磁天平的第一壳体(402)连接，所述内轴(202)与阻力电磁天平的支撑轴(401)连接；所述风洞飞行器模型(1)安装在壳体(201)上，最终整个测量装置通过电磁天平的支撑轴(401)安装在尾支杆(5)上；风洞试验时，风洞飞行器模型(1)的气动载荷通过五自由度抑制装置，仅阻力载荷无失真的传递至阻力电磁天平，进而实现阻力的高精度测量。2.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型阻力高精度测量的电磁天平装置，其特征在于：所述第一磁悬浮组件包括环形座(404)、固定环(405)、磁芯(406)和绕组(407)；所述环形座(404)为环形结构，所述磁芯(406)分为相同四部分沿环形座(404)周向等角度间隔设置，磁芯(406)的相同四部分共计由N个U型硅钢片组成；安装时，磁芯(406)嵌入环形座(404)，并通过固定环(405)紧固形成整体，所述绕组(407)均匀的在磁芯(406)的U型腔内绕轴向缠绕；所述第二磁悬浮组件与第一磁悬浮组件具有相同的组成和结构，二者关于所述阻力盘沿轴向对称设置。3.根据权利要求2所述的一种风洞试验模型阻力高精度测量的电磁天平装置，其特征在于：所述U型硅钢片沿厚度方向为扇形结构，其角度沿天平周向为r＝1°～2°。4.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型阻力高精度测量的电磁天平装置，其特征在于：所述阻力盘包括环形盘(409)、第一矩形硅钢片