一种小变形风洞应变天平.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CN105606333A(43)申请公布日2016.05.25(21)申请号201610126091.2(22)申请日2016.03.07(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621000四川省绵阳市涪城区211信箱(72)发明人向光伟苗磊彭超米鹏王树民陈竹王超王俊兰(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人沈强(51)Int.Cl.G01M9/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种小变形风洞应变天平(57)摘要一种小变形风洞应变天平，包括杆式天平和支杆：所述杆式天平两端为锥形结构，杆式天平两端的中间为天平元件，所述天平元件为锥形结构，锥形结构上靠近大端部位设置有五分量元件，靠近小端部位设置有阻力元件，所述支杆包括锥形前端和等直段，所述杆式天平与支杆的锥形前端通过锥面匹配并利用楔子拉紧，所述杆式天平设置于被测模型的内腔内，所述被测模型内腔的最小直径大于杆式天平的最大直径。本发明突破了传统等直径天平支杆设计方法和三段式杆式天平结构，二是增大了天平直径，缩短了天平长度，天平变形小，提高了天平的刚度和承载能力，可广泛应用于冲击载荷大或振动剧烈的风洞试验天平研制中，具有良好的实用性和推广价值。CN105606333ACN105606333A权利要求书1/1页1.一种小变形风洞应变天平，包括杆式天平和支杆，其特征在于：所述杆式天平两端为锥形结构，杆式天平两端的中间为天平元件，所述天平元件为锥形结构，锥形结构上靠近大端部位设置有五分量元件，靠近小端部位设置有阻力元件，所述支杆包括锥形前端和等直段，所述杆式天平与支杆的锥形前端通过锥面匹配并利用楔子拉紧，所述杆式天平设置于被测模型的内腔内，所述被测模型内腔的最小直径大于杆式天平的最大直径。2.根据权利要求1所述的一种小变形风洞应变天平，其特征在于所述支杆的锥形前端的锥度与杆式天平的天平元件的锥度相等。3.根据权利要求2所述的一种小变形风洞应变天平，其特征在于所述支杆的锥形前端的最大直径与天平元件锥形结构的最小直径相等。4.根据权利要求3所述的一种小变形风洞应变天平，其特征在于所述杆式天平的锥形前端的最小直径与支杆等直段的直径相等。5.根据权利要求1所述的一种小变形风洞应变天平，其特征在于所述五分量元件包括对称设置的四组多梁结构，位于轴线上的片梁为测量元件，位于各象限的柱梁为承载梁。6.根据权利要求1所述的一种小变形风洞应变天平，其特征在于所述杆式天平的阻力元件包括对称于天平轴线布置的一对Y形测量元件和两组阻力支撑弹片。7.根据权利要求6所述的一种小变形风洞应变天平，其特征在于所述阻力支撑弹片为对称于天平轴线布置的两组变截面弹片。8.根据权利要求6所述的一种小变形风洞应变天平，其特征在于每组支撑弹片等强度，宽度与天平元件锥度外形相匹配。2CN105606333A说明书1/3页一种小变形风洞应变天平技术领域[0001]本发明属于航空航天测力试验气动力测量技术领域，尤其是针对暂冲式高速及超高速风洞测力试验启动和关车时模型及杆式天平支杆系统剧烈振动问题，利用锥形天平元件结构与测量元件紧凑布局提高天平及支杆整体刚度，增强模型支撑系统抗振动能力，进行更加安全稳定的飞行器模型精确六分量气动力测量。背景技术[0002]暂冲式高速风洞测力试验中，启动和关车过程气流脉动和激波扫掠引起的冲击载荷可能是天平量程的几倍甚至十几倍，且分散度很大，难以测量和控制。冲击载荷引起的振动幅度与天平及支杆的刚度、模型重量、吹风方式有密切关系，并且对试验安全、测量精度和天平的使用寿命构成严重威胁。通过模型减重、降低速压等方式可以降低一定的冲击载荷，但受到结构和风洞设备限制，效果并不理想。在有限的设计空间内提高天平及支杆的刚度和承载能力是另一种行之有效的方法。[0003]常见的杆式天平直径一般与支杆等直段直径相等，并且与模型内腔有足够的间隙，以保证模型受到气动载荷天平及支杆变形后模型与天平支杆不产生空间干涉。受到模型尾部空间尺寸限制和足够的间隙要求，天平及支杆直径较小，支撑系统刚度不足。而模型体中部空间充足，有时为了减重还会去除模型腔体内多余的材料。由于天平与支杆前端等直径，模型内腔与天平的间隙过大，天平及支杆设计时并没有充分利用模型腔体内的空间，导致天平刚度和承载能力不足。另外，杆式天平一般采用前中后三段测量元件，长度和材料切削严重，进一步损失了天平刚度。发明内容[0004]本发明为了解决等直径三段式杆式天平刚度和承载能力不足和天平设计未充分利用模型内腔空间的缺陷，提供一种小变形风洞应变天平及支杆，采用独特的设计思路和杆式天平及支杆结构增强系统的刚度和承载能力，提高风洞应变