專利名稱：風洞模型氣浮測力裝置的制作方法
風洞模型氣浮測力裝置
技術領域：
本發(fā)明涉及風洞模型氣浮測力裝置，主要是采用氣浮支撐對風洞試驗模型測力的裝置。
背景技術：
測力是風洞試驗中最基本的試驗項目。常規(guī)測力元件是應變桿式天平，測力元件 與支桿連接后，再與風洞模型連接，由測力元件產(chǎn)生變形直接對風洞模型測量。測力元件應 變與外力大小成正比。目前，現(xiàn)有的測力元件本身的技術和材料特性，對于既要求具有較大 的氣動力升力，又要求具有較小的氣動力阻力，同時又要求對阻力進行高精度測量時，傳統(tǒng) 的測力方法實現(xiàn)起來難度較大，精度滿足不了要求。這時需要我們探索新的測力技術。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有測力技術、常規(guī)測力元件不能滿足“既要求具有較大的氣動力升力， 又要求具有較小的氣動力阻力，同時又要求對阻力進行高精度測量”要求的問題，在風洞模 型升力和阻力比值較大時，實現(xiàn)阻力的高精度、高靈敏度測量，本發(fā)明給出一種采用氣浮支 撐的測力裝置，實現(xiàn)風洞模型在升力與阻力比值較大時阻力的高精度測量。本發(fā)明的技術 方案如下風洞模型氣浮測力裝置，由多分量測力天平、模型支桿、整流罩、開槽沉頭螺釘、精 密氣浮導軌、內六角螺釘、傳感器固定座、測力消擾桿、高精度軸向拉壓傳感器、傳感器連接 桿、精密氣浮導軌固定座、內六角固定螺釘、內六角防松螺釘、雙向緊固螺母、模型變角度系 統(tǒng)、供氣泵組成，精密氣浮導軌安裝在模型變角度系統(tǒng)上，精密氣浮導軌一端安裝測力消擾 桿，測力消擾桿與高精度軸向拉壓傳感器連接，精密氣浮導軌另一端安裝模型支桿，多分量 測力天平安裝在模型支桿上，風洞模型與多分量測力天平連接，多分量測力天平的天平校 準中心安置在高精度軸向拉壓傳感器上。風洞模型氣浮測力裝置，精密氣浮導軌與模型變角度系統(tǒng)螺釘連接。本發(fā)明風洞模型氣浮測力裝置，通過氣浮測力裝置供氣泵向精密氣浮導軌提供潔 凈壓縮空氣，當精密氣浮導軌通氣時，安裝在模型變角度系統(tǒng)上的精密氣浮導軌被浮起；同 時，與精密氣浮導軌連接的測力消擾桿、模型支桿也隨著被浮起；與測力消擾桿連接的高精 度軸向拉壓傳感器、安裝在模型支桿上的多分量測力天平、安裝在多分量測力天平的風洞 模型，也隨著被浮起。本發(fā)明風洞模型氣浮測力裝置，通過把精密氣浮導軌固裝在模型變角度系統(tǒng)上， 能夠在迎角α為-4° +30°、在側滑角β為士30°，實現(xiàn)對靜態(tài)和動態(tài)風洞模型進行 高精度的測量。實現(xiàn)了在升力與阻力比值較大、升力對阻力測量的干擾較大時，提供準確測 量，特別是高精度測量。本發(fā)明風洞模型氣浮測力裝置，將承載物浮起進行多分量氣動力測量，力求形成 剛性氣膜，以支承負載。配備精密氣浮導軌設備產(chǎn)生的氣膜剛性強，試驗應用范圍較為廣泛。一般氣體摩擦阻尼力較小，數(shù)量級約為10_4N，利用這一優(yōu)越性采用精密氣浮導軌裝置 將風洞模型及支桿浮起，實現(xiàn)風洞模型在升力與阻力比值較大時對阻力的高精度測量。
四

圖1是風洞模型氣浮測力裝置的結構示意圖，圖2是精密氣浮導軌與模型變角度 系統(tǒng)連接的結構示意圖。其中，1是多分量測力天平、2是模型支桿、3是整流罩、4是開槽沉頭螺釘、5是精 密氣浮導軌、6是內六角螺釘、7是傳感器固定座、8是測力消擾桿、9是高精度軸向拉壓傳感 器、10是傳感器連接桿、11是精密氣浮導軌固定座、12是內六角固定螺釘、13是內六角防松 螺釘、14是雙向緊固螺母、15是風洞天平校準中心、16是安全閥門、17是空氣凈化器、18是 冷凍式干燥機、19是氣浮測力裝置供氣泵，20是風洞模型變角度系統(tǒng)。 五具體實施例方式結合附圖1、附圖2給出具體實施方式
，通過本實施方式的描述，對本發(fā)明的技術 方案做進一步的說明。風洞模型氣浮測力裝置，由多分量測力天平[1]、模型支桿[2]、整流罩[3]、開槽 沉頭螺釘[4]、精密氣浮導軌[5]、內六角螺釘[6]、傳感器固定座[7]、測力消擾桿[8]、高 精度軸向拉壓傳感器[9]、傳感器連接桿[10]、精密氣浮導軌固定座[11]、內六角固定螺釘、內六角防松螺釘[13]、雙向緊固螺母[14]、模型變角度系統(tǒng)[20]、供氣泵[19]組成， 精密氣浮導軌[5]安裝在模型變角度系統(tǒng)[20]上，精密氣浮導軌[5] —端安裝測力消擾桿 [8]，測力消擾桿[8]與高精度軸向拉壓傳感器[9]連接，精密氣浮導軌[5]另一端安裝模 型支桿[2]，多分量測力天平[1]安裝在模型支桿[2]上，風洞模型與多分量測力天平[1] 連接，多分量測力天平[1]的天平校準中心[15]安置在高精度軸向拉壓傳感器[9]上。風洞模型氣浮測力裝置，精密氣浮導軌[5]與模型變角度系統(tǒng)[20]螺釘連接。本實施方式采用五分量測力天平[1]與模型支桿[2]連接后與精密氣浮導軌[5] 連接。高精度軸向拉壓傳感器[9]與測力消擾桿[8]及傳感器連接桿[10]連接一體后與 傳感器固定座[7]連接。由風洞模型氣浮測力裝置供氣泵[19]向精密氣浮導軌[5]提供潔凈壓縮空氣。當 向精密氣浮導軌[5]通氣時，精密氣浮導軌[5]與模型支桿[2]及五分量測力天平[1]同 時被浮起。試驗時，只將風洞模型的軸向力通過精密氣浮導軌[5]傳給高精度軸向拉壓傳 感器[9]，其它5個單元力被抵消掉。調節(jié)風洞模型氣浮測力裝置供氣泵[19]的供氣壓力 到0. 7Mpa，使風洞模型浮起。在不同的阻力測量載荷下，可根據(jù)需要變換合適的高精度軸 向拉壓傳感器[9]，使阻力測量精度更高。試驗時，將風洞模型安裝在五分量測力天平[1] 上，與風洞模型氣浮測力裝置連接實現(xiàn)六分量氣動力測量。高精度軸向拉壓傳感器[9]可測量最大升力載荷50KG，阻力測量載荷范圍 0-100KG (可根據(jù)試驗時載荷的不同變換)；風洞模型氣浮測力裝置可實現(xiàn)風洞模型迎角α變換范圍為-4° +30°，側滑角 β變換范圍為士30°。進行多分量氣動力測量時，力求使它們在空氣動力載荷的作用下，對各自欲測量分量的載荷敏感，產(chǎn)生相對敏感的變形，而對其它分量的載荷不敏感，不產(chǎn)生或產(chǎn)生盡量小 的變形，實現(xiàn)結構上對力和力矩的機械分解或部份分解。利用壓縮空氣流過精密氣浮導軌 [5]，將承載物浮起這一新型技術，形成剛性氣膜，以支承負載。配備精密的氣源設備，產(chǎn)生 的氣膜剛性強，應用范圍較為廣泛。一般氣體摩擦阻尼力較小，數(shù)量級約為io_4n，利用這一 優(yōu)越性采用氣浮裝置將風洞模型及支桿浮起，實現(xiàn)風洞模型在升力與阻力比值較大時對阻 力的高精度測量。
精密氣浮導軌[5]用內六角螺釘[6]安裝在精密氣浮導軌固定座[11]上，整流罩 [3]用開槽沉頭螺釘[4]安裝在精密氣浮導軌[5]上，傳感器固定座[7]用內六角螺釘[6] 安裝在精密氣浮導軌[5]上。五分量測力天平[1]與模型支桿[2]連接后與精密氣浮導軌 [5]連接。高精度軸向拉壓傳感器[9]與測力消擾桿[8]及傳感器連接桿[10]連接一體后 與傳感器固定座[7]連接。上述零件連成一體后安裝在風洞模型變角度系統(tǒng)[20]上，由氣 浮測力裝置供氣泵[19]提供潔凈壓縮空氣。
權利要求
風洞模型氣浮測力裝置，由多分量測力天平[1]、模型支桿[2]、整流罩[3]、開槽沉頭螺釘[4]、精密氣浮導軌[5]、內六角螺釘[6]、傳感器固定座[7]、測力消擾桿[8]、高精度軸向拉壓傳感器[9]、傳感器連接桿[10]、精密氣浮導軌固定座[11]、內六角固定螺釘[12]、內六角防松螺釘[13]、雙向緊固螺母[14]、模型變角度系統(tǒng)[20]、供氣泵[19]組成，其特征是精密氣浮導軌[5]安裝在模型變角度系統(tǒng)[20]上，精密氣浮導軌[5]一端安裝測力消擾桿[8]，測力消擾桿[8]與高精度軸向拉壓傳感器[9]連接，精密氣浮導軌[5]另一端安裝模型支桿[2]，多分量測力天平[1]安裝在模型支桿[2]上，風洞模型與多分量測力天平[1]連接，多分量測力天平[1]的天平校準中心[15]安置在高精度軸向拉壓傳感器[9]上。
2.根據(jù)權利要求1風洞模型氣浮測力裝置，其特征是精密氣浮導軌[5]與模型變角 度系統(tǒng)[20]螺釘連接。
全文摘要
本發(fā)明為風洞模型氣浮測力裝置，主要涉及采用氣浮支撐對風洞試驗模型測力的裝置。為了解決現(xiàn)有測力技術、常規(guī)測力元件不能“既要求具有較大的氣動力升力，又要求具有較小的氣動力阻力，同時又要求對阻力進行高精度測量”的問題，本發(fā)明技術方案為由多分量測力天平、模型支桿、整流罩、開槽沉頭螺釘、精密氣浮導軌、內六角螺釘、傳感器固定座、測力消擾桿、高精度軸向拉壓傳感器、傳感器連接桿、精密氣浮導軌固定座、內六角固定螺釘、內六角防松螺釘、雙向緊固螺母、模型變角度系統(tǒng)、供氣泵組成，風洞模型被浮起，可實現(xiàn)風洞模型迎角和側滑角變換的氣浮測力試驗，在升力與阻力比值較大、升力對阻力測量干擾較大時，靜動態(tài)的高精度測量。
文檔編號G01M9/04GK101832851SQ20101018649
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權日2010年5月31日
發(fā)明者張國友, 徐越, 牛中國, 邱俊文 申請人:中國航空工業(yè)空氣動力研究院