[发明专利]大载荷高精准度气动力测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大载荷高精准度气动力测量装置，特别是一种大尺寸飞行器全机缩比模型试验领域，在增压高密度低速风洞中，实现飞行器全模型的大载荷、高雷诺数风洞试验条件下的，具有很高试验数据精准度的腹撑风洞试验装置，这种装置能够在低速增压大载荷试验条件下，进行飞行器全机缩比模型的气动力测量试验。

背景技术

在大尺寸飞行器全机缩比模型试验领域，通常采用外式天平 + 支杆的腹部支撑或是内式天平 + 支杆的尾部支撑进行气动力测量试验。其中外式天平腹部支撑的飞行器模型气动力试验，由于暴露在气流中的支杆自身气动力被天平测得，导致其支架干扰量大，影响测量结果的准度；同时由于模型力矩参考中心与天平中心的距离较大，影响试验结果精度。采用内式天平尾部支撑的飞行器模型气动力试验，由于飞行器的升力垂直作用在悬臂式尾支杆上，导致试验时的模型抖动严重，同样影响试验结果的精准度。

发明内容

本发明提出了一种采用内式天平腹部支撑的风洞试验装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种大载荷高精准度气动力测量装置，包括天平、支杆，所述的天平采用内式天平，所述的天平连接天平套筒，所述的支杆连接迎角滑轨机构、与所述的迎角滑轨机构连接的侧滑角机构、机构控制和数据采集装置，采用支杆连接天平并支撑模型；采用内式天平测量飞行器模型的气动力，在所述的天平外连接套筒结构，所述的天平连接数据采集系统，所述的数据采集系统获得模型所受的气动力，所述的数据采集系统连接自动化控制设备，获得模型所受的气动力，所述的内式天平安装在飞行器模型的机身内部，其测量端与模型连接，固定端与所述的天平套筒连接，所述的支杆下端安装在所述的迎角机构上，上端与天平套筒连接，连接处采用直口定位，螺钉拉紧连接，用于支撑模型；所述的支杆靠近模型处的截面形状为 24 棱，且顶端为等直段，24 棱截面为固定转捩措施，使支杆表面及尾流更稳定，利于支架干扰的测量与扣除，等直段设计减小支杆对模型升力的干扰，同时带动模型实现飞行器飞行姿态角模拟，所述的迎角机构连接所述的支杆的安装座，包括弧形齿圈与滑轨，驱动电机、减速器，通过控制驱动电机带动所述的支杆的安装座，在弧形齿圈及滑轨上做圆周运动，带动所述的支杆绕弧形齿圈的圆心做摆动运动，实现模型迎角的控制与变化。

所述的一种大载荷高精准度气动力测量装置，所述的侧滑角机构包括大直径回转轴承、大直径齿轮盘、驱动电机、减速器，通过电机驱动小齿轮，带动所述的侧滑角机构的大直径齿轮，绕其齿圈的中心转动通过控制驱动电机，带动整个套支撑机构绕所述的大直径齿轮盘的圆心做旋转运动，实现模型的侧滑角的控制与变化，所述的机构控制和数据采集装置，包括工控机、数据采集板卡、电机驱动器、控制和采集程序，按给定的指令，有程序自动控制，实现迎角和侧滑角机构的控制，以及天平电压信号的采集功能，所述的天平外连接套筒结构，能实现模型正装和反装状态有 / 无假支杆的飞行器模型气动力试验，满足支架干扰测量试验和气流偏角测量试验的要求。

一种大载荷高精准度气动力测量方法，干扰预处理，气动力试验过程中，由控制系统和数据采集系统，按指令，控制迎角机构和侧滑角机构的驱动电机，对于迎角机构，是使支杆底座在弧形齿圈和滑轨上运动，带动支杆和模型，绕迎角机构的旋转中心转动；对侧滑角机构，是通过电机驱动小齿轮，带动侧滑角机构的大直径齿轮，绕其齿圈的中心转动，从而带动侧滑角机构上安装的迎角机构、支杆和模型，实现模型的侧滑角控制；所

述的预处理包括进行天平的电压值、腹撑支杆的支架干扰的预处理；在风洞风速和角度为指令给定值的情况下，由数据采集系统采集天平的电压信号，回馈到数据处理系统，最终得到飞行器模型的气动力。

所述的大载荷高精准度气动力测量方法，所述的进行天平的电压值的预处理，是在进行气动力测量试验前，由于模型的重力及其随角度的变化，也会产生天平的电压值输出，因此需在气动力测量结果中予以扣除，在风洞中没有气流流动时，按有气流流动时的气动力测量方法，测量模型重力所产生的天平电压信号值，并在最终的气动力测量结果中予以扣除。