专利名称：风洞模型气浮测力装置的制作方法
风洞模型气浮测力装置
技术领域：
本发明涉及风洞模型气浮测力装置，主要是采用气浮支撑对风洞试验模型测力的装置。
背景技术：
测力是风洞试验中最基本的试验项目。常规测力元件是应变杆式天平，测力元件 与支杆连接后，再与风洞模型连接，由测力元件产生变形直接对风洞模型测量。测力元件应 变与外力大小成正比。目前，现有的测力元件本身的技术和材料特性，对于既要求具有较大 的气动力升力，又要求具有较小的气动力阻力，同时又要求对阻力进行高精度测量时，传统 的测力方法实现起来难度较大，精度满足不了要求。这时需要我们探索新的测力技术。

发明内容
为了解决现有测力技术、常规测力元件不能满足“既要求具有较大的气动力升力， 又要求具有较小的气动力阻力，同时又要求对阻力进行高精度测量”要求的问题，在风洞模 型升力和阻力比值较大时，实现阻力的高精度、高灵敏度测量，本发明给出一种采用气浮支 撑的测力装置，实现风洞模型在升力与阻力比值较大时阻力的高精度测量。本发明的技术 方案如下风洞模型气浮测力装置，由多分量测力天平、模型支杆、整流罩、开槽沉头螺钉、精 密气浮导轨、内六角螺钉、传感器固定座、测力消扰杆、高精度轴向拉压传感器、传感器连接 杆、精密气浮导轨固定座、内六角固定螺钉、内六角防松螺钉、双向紧固螺母、模型变角度系 统、供气泵组成，精密气浮导轨安装在模型变角度系统上，精密气浮导轨一端安装测力消扰 杆，测力消扰杆与高精度轴向拉压传感器连接，精密气浮导轨另一端安装模型支杆，多分量 测力天平安装在模型支杆上，风洞模型与多分量测力天平连接，多分量测力天平的天平校 准中心安置在高精度轴向拉压传感器上。风洞模型气浮测力装置，精密气浮导轨与模型变角度系统螺钉连接。本发明风洞模型气浮测力装置，通过气浮测力装置供气泵向精密气浮导轨提供洁 净压缩空气，当精密气浮导轨通气时，安装在模型变角度系统上的精密气浮导轨被浮起；同 时，与精密气浮导轨连接的测力消扰杆、模型支杆也随着被浮起；与测力消扰杆连接的高精 度轴向拉压传感器、安装在模型支杆上的多分量测力天平、安装在多分量测力天平的风洞 模型，也随着被浮起。本发明风洞模型气浮测力装置，通过把精密气浮导轨固装在模型变角度系统上， 能够在迎角α为-4° +30°、在侧滑角β为士30°，实现对静态和动态风洞模型进行 高精度的测量。实现了在升力与阻力比值较大、升力对阻力测量的干扰较大时，提供准确测 量，特别是高精度测量。本发明风洞模型气浮测力装置，将承载物浮起进行多分量气动力测量，力求形成 刚性气膜，以支承负载。配备精密气浮导轨设备产生的气膜刚性强，试验应用范围较为广泛。一般气体摩擦阻尼力较小，数量级约为10_4N，利用这一优越性采用精密气浮导轨装置 将风洞模型及支杆浮起，实现风洞模型在升力与阻力比值较大时对阻力的高精度测量。
四

图1是风洞模型气浮测力装置的结构示意图，图2是精密气浮导轨与模型变角度 系统连接的结构示意图。其中，1是多分量测力天平、2是模型支杆、3是整流罩、4是开槽沉头螺钉、5是精 密气浮导轨、6是内六角螺钉、7是传感器固定座、8是测力消扰杆、9是高精度轴向拉压传感 器、10是传感器连接杆、11是精密气浮导轨固定座、12是内六角固定螺钉、13是内六角防松 螺钉、14是双向紧固螺母、15是风洞天平校准中心、16是安全阀门、17是空气净化器、18是 冷冻式干燥机、19是气浮测力装置供气泵，20是风洞模型变角度系统。 五具体实施例方式结合附图1、附图2给出具体实施方式
，通过本实施方式的描述，对本发明的技术 方案做进一步的说明。风洞模型气浮测力装置，由多分量测力天平[1]、模型支杆[2]、整流罩[3]、开槽 沉头螺钉[4]、精密气浮导轨[5]、内六角螺钉[6]、传感器固定座[7]、测力消扰杆[8]、高 精度轴向拉压传感器[9]、传感器连接杆[10]、精密气浮导轨固定座[11]、内六角固定螺钉、内六角防松螺钉[13]、双向紧固螺母[14]、模型变角度系统[20]、供气泵[19]组成， 精密气浮导轨[5]安装在模型变角度系统[20]上，精密气浮导轨[5] —端安装测力消扰杆 [8]，测力消扰杆[8]与高精度轴向拉压传感器[9]连接，精密气浮导轨[5]另一端安装模 型支杆[2]，多分量测力天平[1]安装在模型支杆[2]上，风洞模型与多分量测力天平[1] 连接，多分量测力天平[1]的天平校准中心[15]安置在高精度轴向拉压传感器[9]上。风洞模型气浮测力装置，精密气浮导轨[5]与模型变角度系统[20]螺钉连接。本实施方式采用五分量测力天平[1]与模型支杆[2]连接后与精密气浮导轨[5] 连接。高精度轴向拉压传感器[9]与测力消扰杆[8]及传感器连接杆[10]连接一体后与 传感器固定座[7]连接。由风洞模型气浮测力装置供气泵[19]向精密气浮导轨[5]提供洁净压缩空气。当 向精密气浮导轨[5]通气时，精密气浮导轨[5]与模型支杆[2]及五分量测力天平[1]同 时被浮起。试验时，只将风洞模型的轴向力通过精密气浮导轨[5]传给高精度轴向拉压传 感器[9]，其它5个单元力被抵消掉。调节风洞模型气浮测力装置供气泵[19]的供气压力 到0. 7Mpa，使风洞模型浮起。在不同的阻力测量载荷下，可根据需要变换合适的高精度轴 向拉压传感器[9]，使阻力测量精度更高。试验时，将风洞模型安装在五分量测力天平[1] 上，与风洞模型气浮测力装置连接实现六分量气动力测量。高精度轴向拉压传感器[9]可测量最大升力载荷50KG，阻力测量载荷范围 0-100KG (可根据试验时载荷的不同变换)；风洞模型气浮测力装置可实现风洞模型迎角α变换范围为-4° +30°，侧滑角 β变换范围为士30°。进行多分量气动力测量时，力求使它们在空气动力载荷的作用下，对各自欲测量分量的载荷敏感，产生相对敏感的变形，而对其它分量的载荷不敏感，不产生或产生尽量小 的变形，实现结构上对力和力矩的机械分解或部份分解。利用压缩空气流过精密气浮导轨 [5]，将承载物浮起这一新型技术，形成刚性气膜，以支承负载。配备精密的气源设备，产生 的气膜刚性强，应用范围较为广泛。一般气体摩擦阻尼力较小，数量级约为io_4n，利用这一 优越性采用气浮装置将风洞模型及支杆浮起，实现风洞模型在升力与阻力比值较大时对阻 力的高精度测量。
精密气浮导轨[5]用内六角螺钉[6]安装在精密气浮导轨固定座[11]上，整流罩 [3]用开槽沉头螺钉[4]安装在精密气浮导轨[5]上，传感器固定座[7]用内六角螺钉[6] 安装在精密气浮导轨[5]上。五分量测力天平[1]与模型支杆[2]连接后与精密气浮导轨 [5]连接。高精度轴向拉压传感器[9]与测力消扰杆[8]及传感器连接杆[10]连接一体后 与传感器固定座[7]连接。上述零件连成一体后安装在风洞模型变角度系统[20]上，由气 浮测力装置供气泵[19]提供洁净压缩空气。
权利要求
风洞模型气浮测力装置，由多分量测力天平[1]、模型支杆[2]、整流罩[3]、开槽沉头螺钉[4]、精密气浮导轨[5]、内六角螺钉[6]、传感器固定座[7]、测力消扰杆[8]、高精度轴向拉压传感器[9]、传感器连接杆[10]、精密气浮导轨固定座[11]、内六角固定螺钉[12]、内六角防松螺钉[13]、双向紧固螺母[14]、模型变角度系统[20]、供气泵[19]组成，其特征是精密气浮导轨[5]安装在模型变角度系统[20]上，精密气浮导轨[5]一端安装测力消扰杆[8]，测力消扰杆[8]与高精度轴向拉压传感器[9]连接，精密气浮导轨[5]另一端安装模型支杆[2]，多分量测力天平[1]安装在模型支杆[2]上，风洞模型与多分量测力天平[1]连接，多分量测力天平[1]的天平校准中心[15]安置在高精度轴向拉压传感器[9]上。
2.根据权利要求1风洞模型气浮测力装置，其特征是精密气浮导轨[5]与模型变角 度系统[20]螺钉连接。
全文摘要
本发明为风洞模型气浮测力装置，主要涉及采用气浮支撑对风洞试验模型测力的装置。为了解决现有测力技术、常规测力元件不能“既要求具有较大的气动力升力，又要求具有较小的气动力阻力，同时又要求对阻力进行高精度测量”的问题，本发明技术方案为由多分量测力天平、模型支杆、整流罩、开槽沉头螺钉、精密气浮导轨、内六角螺钉、传感器固定座、测力消扰杆、高精度轴向拉压传感器、传感器连接杆、精密气浮导轨固定座、内六角固定螺钉、内六角防松螺钉、双向紧固螺母、模型变角度系统、供气泵组成，风洞模型被浮起，可实现风洞模型迎角和侧滑角变换的气浮测力试验，在升力与阻力比值较大、升力对阻力测量干扰较大时，静动态的高精度测量。
文档编号G01M9/04GK101832851SQ20101018649
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者张国友, 徐越, 牛中国, 邱俊文 申请人:中国航空工业空气动力研究院