[发明专利]一种折叠舵展开过程中的舵面测力天平

说明书

本发明涉及一种折叠舵展开过程中的舵面测力天平，应用于导弹折叠舵展开风洞试验中的舵面动态测力。天平采用整体式结构，包括舵面连接端、传力梁、扭杆连接端和测量梁。根据舵面受力特性和外形要求，设计天平为单分量扭矩天平，且其外形与安装扭杆的扭头一致。由于空间限制，该天平设计非对称布局的两根梁来传递扭矩，其中一根梁为测量梁，另一根梁为传力梁，两根梁的截面尺寸和长度不同，优选了两根梁的尺寸，既保证了测量梁的变形和刚度又保证乐传力梁的传递效率和强度，两者的变形满足变形协调一致的条件使天平的性能在最佳状态。

技术领域

本发明涉及一种折叠舵展开风洞试验专用扭矩天平，主要应用于导弹折叠舵展开风洞试验中的舵面动态测力。

背景技术

导弹折叠舵展开风洞试验是导弹结构设计阶段的重要内容，折叠舵的展开状态是否正确，决定了导弹飞行的成败。作用在舵面上的气动载荷是影响折叠舵能否正常展开的关键因素，因此舵面的气动载荷是结构设计和部件选型的重要指标。测量折叠舵展开过程中的动态气动力矩还可以为分析侧风对舵面展开的影响提供依据。

通常，折叠舵展开过程中的舵面测力为静态测力，舵面测力天平为杆式扭矩天平，可以直接测量作用在舵面上的气动载荷，但是这种天平对外形破坏较大，且只能测量固定角度的静态载荷，不能完全真实的反应舵面展开过程中的气动载荷作用规律。舵面动态测力天平目前几乎没有相关文献，能参考的设计资料非常少，主要设计难点是在完全满足安装要求和不破坏气动外形的条件下，很难按照传统的设计布局来设计天平的测量梁，如果使用非对称布局设计测量梁，力的传递效率、传力梁的柔和刚度、测量梁之间的变形协调关系都需要详细的计算，甚至有些参数无法通过传统的计算方法来确定。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，发明了一种折叠舵展开过程中的舵面测力天平。该天平安装方式和外形与扭杆的固定零件一致，是应用于某型号折叠舵舵面动态测力的专用扭矩天平，天平的测量梁和传力梁采用非对称布局，通过在测量梁上粘贴四片电阻应变片组成全桥来将应变信号转换成电信号。

本发明的技术解决方案是：

提供一种折叠舵展开过程中的舵面测力天平，包括一体设置的舵面连接端、传力梁、扭杆连接端和测量梁；所述舵面连接端固定到待测折叠舵的舵面；

扭杆连接端的中部为长方体，具有与折叠舵扭杆的形状匹配方形通孔；长方体的上部沿轴线延伸形成传力梁，长方体的下部沿轴线延伸形成测量梁，传力梁的上端以及测量梁下端与舵面连接端连接。

优选的，测量梁的长度大于传力梁。

优选的，测量梁的长度L₁和传力梁的长度L₂的关系为L₂＝3L₁。

优选的，测量梁的横截面和传力梁的横截面的关系为：5b₁³h₁＝b₂³h₂,其中b₁为测量梁的宽度，h₁为测量梁的厚度，b₂为传力梁的宽度，h₂为传力梁的厚度。

优选的，材质为：30CrMnSiA。

优选的，测量梁的横截面和传力梁的变形关系：f₁＝5f₂，其中f₁为为测量梁的变形，f₂为传力梁的变形。

优选的，折叠舵扭杆的变形传递给扭杆连接端，扭杆连接端传递给测量梁，引起测量梁的横向变形；天平为单分量扭矩天平，测量值为折叠舵舵面所受的合力矩，合力矩减去扭杆力矩、舵面重力力矩和舵面摩擦力矩就是折叠舵舵面所受的空气力矩。