[发明专利]光纤气动力测量天平及光纤应变计安装方法

说明书

本发明公开了一种应用于高超声速低密度风洞的光纤气动力测量天平及光纤应变计的安装方法，本发明通过在光纤气动力测量天平测量梁上设计光纤F‑P应变计安装定位用的圆弧沟槽，可有效解决因光纤F‑P应变计尺寸小导致的应变计安装强度不高，安装位置易偏移的问题，确保了光纤F‑P应变计的安装质量；通过在光纤气动力测量天平结构本体上设计可供各光纤应变计引出光纤敷设的孔、槽，可有效解决光纤应变计引出线敷设困难的难题；建立的光纤F‑P应变计胶粘安装工艺，可确保光纤应变计的安装质量，提高光纤天平的静态性能，满足先进航天飞行器模型高超声速低密度风洞气动力测量精度的要求。

技术领域

本发明属于航空航天测力试验技术领域，具体涉及一种风洞试验模型气动力测量天平，特别涉及一种应用于高超声速低密度风洞的光纤气动力测量天平及光纤应变计安装工艺。

背景技术

高超声速低密度风洞是研究稀薄气体动力学的一种工具，也是模拟航天器高空、高速飞行状态的一种地面试验设备。在该风洞中，可进行诸如导弹、诱饵、卫星和飞船返回舱等航天器模型的气动特性试验。

随着我国航天技术的发展，对各种航天飞行器模型的气动力精细测量提出了越来越高的要求。在高超声速低密度风洞中开展模型气动力试验时，通常采取电阻应变天平实现试验模型的气动力、力矩测量，但由于高超声速低密度风洞试验气流总温高，必将对电阻应变式天平的输出造成很严重的温度干扰，且这种温度干扰是随气流总温的升高和模型滞留热气流中的时间增长而非线性的增加，直接影响到试验数据的可靠性，且难以准确修正。光纤气动力测量天平是近几年新发展起来的一种气动力测量天平，它是将光纤应变计安装在气动力测量天平各测量梁上作为天平感受气动力载荷的敏感元件，通过解调仪获取其光谱信号并送入计算机进行处理和运算，获得各光纤应变计对应的相位/波长输出值，并对其相位/波长输出值进行组合来确定光纤气动力测量天平各分量的输出值。光纤应变计具有灵敏度高、响应快、可靠性好、抗电磁干扰、耐腐蚀、能在高温环境中正常工作等优点，是一种理想的传感测试敏感元件。

目前电阻应变天平所采用的电阻应变计绝大部分为箔式电阻应变计，其基底为有一定尺寸的有机树脂材料，有一套成熟的安装工艺，且由于箔式电阻应变计安装面较大，其引出线为金属导线(漆包线)，可以随意弯曲而不影响其输出信号，其安装、引出线敷设和信号引出对天平结构没有特殊要求，故测量天平在结构设计上只简单地开设走线槽。光纤应变计为一种新型的传感测试元件，其外形为的光纤，没有成熟可靠的安装工艺，而光纤应变计安装质量的好坏，是决定光纤天平应变测试成功与否的关键因素之一。由于光纤应变计外形尺寸非常小，且安装面为圆弧形，加上其引出线为裸光纤，其柔韧性和抗弯折能力较差，无损耗弯曲半径不小于5mm，使得其安装和引出线敷设难度较大，安装过程中容易安装不牢或安装位置不正，从而严重影响了光纤天平的性能。为了使光纤应变计能正确地反映天平元件在所测载荷作用下产生的应变，提高光纤天平在高超声速低密度风洞中的测试精度，一方面需对光纤天平结构进行改进，使其能更有利于光纤应变计的安装和信号线的敷设，另一方面需建立一套规范的光纤应变计安装方法。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种应用于高超声速低密度风洞的光纤气动力测量天平，包括：

天平主体，其上依次设置有模型连接端、第一组合测量元件、轴向力测量元件、第二组合测量元件、支杆和支架连接端；

所述轴向力测量元件的测量梁上设置有用于安装光纤应变计的第一圆弧形沟槽；

所述第一组合测量元件和第二组合测量元件的测量梁上设置有用于安装光纤应变计的第二圆弧形沟槽；