[发明专利]一种装配式高精度光纤光栅摩阻天平

说明书

本发明实施例涉及一种装配式高精度光纤光栅摩阻天平，所述天平包括：传感器外壳以及装配式光纤光栅应变测量结构；所述装配式光纤光栅应变测量结构设置于所述传感器外壳内部；其中，所述装配式光纤光栅应变测量结构通过气流摩擦力所产生的天平结构变形进行测量，并反映气流沿着物体表面的剪切力大小。本发明实施例采用装配式光纤光栅应变测量结构对由气流摩擦力所产生的天平结构变形进行测量，应用于高速风洞，从而反映气流沿着某物体表面的剪切力大小，可以得到高精、准度测力结果。

技术领域

本发明实施例涉及空气动力学技术领域，尤其涉及一种装配式高精度光纤光栅摩阻天平。

背景技术

飞行器表面的摩擦阻力是飞行器阻力的重要组成部分，表面摩擦阻力极大地限制了高超声速飞行器的性能，相关的试验研究表明，对使用吸气式发动机的高超声速飞行器来说，摩阻可以占到其总阻力的50％，在乘波体飞行器等高升力体飞行器中也有类似的比例。摩擦阻力作为阻力的重要组成部分，在整个高超声速飞行器的设计中是要首先减小的，而减阻工作必须建立在对摩擦阻力准确的测量上，所以对于高超声速摩擦阻力测量技术的研究更是具有重大意义。

发明内容

鉴于此，为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种装配式高精度光纤光栅摩阻天平，其体积小，便于安装在模型中。

第一方面，本发明实施例提供了一种装配式高精度光纤光栅摩阻天平，所述天平包括：

传感器外壳以及装配式光纤光栅应变测量结构；

所述装配式光纤光栅应变测量结构设置于所述传感器外壳内部；

其中，所述装配式光纤光栅应变测量结构通过气流摩擦力所产生的天平结构变形进行测量，并反映气流沿着物体表面的剪切力大小。

在一个可能的实施方式中，所述装配式光纤光栅应变测量结构包括与所述传感器外壳相接触的传感器气流接触面，所述传感器气流接触面中心处底端与插入所述传感器外壳的支撑杆进行连接，所述支撑杆底端通过测量片与固定底座，采用螺钉夹紧连接。

在一个可能的实施方式中，所述传感器气流接触面为椭圆形传感器气流接触面或圆形传感器气流接触面；

所述椭圆形传感器气流接触面或圆形传感器气流接触面为平面或型面。

在一个可能的实施方式中，所述传感器外壳表面与模型连接面采用密封圈密封连接。

在一个可能的实施方式中，所述传感器外壳顶端采用与所述传感器气流接触面同一高精度安装平面结构，所述平面结构为圆形或者椭圆形。

在一个可能的实施方式中，所述平面结构的边缘宽度为H，且边缘宽度H>D/2，其中，D为所述椭圆形传感器气流接触面或圆形传感器气流接触面在来流方向的长度或直径。

在一个可能的实施方式中，所述测量片的风洞冲击载荷对测量片产生的结构振动频率f满足如下公式：

f≥2/t，所述t为脉冲型风洞的有效试验时间；

其中，所述有效试验时间t由风洞运行指标决定。

在一个可能的实施方式中，所述测量片采用双侧黏贴光纤光栅，以降低法向气压载荷对测量单元的变形干扰。

在一个可能的实施方式中，所述黏贴光纤光栅采用带有嵌入式凹槽结构的专用黏贴工装结构，其中，凹槽深度尺寸为测量片结构的厚度。

在一个可能的实施方式中，所述测量片采用上下四枚螺钉进行固定。

本发明实施例提供的装配式高精度光纤光栅摩阻天平，采用装配式光纤光栅应变测量结构对由气流摩擦力所产生的天平结构变形进行测量，应用于高速风洞，从而反映气流沿着某物体表面的剪切力大小，可以得到高精、准度测力结果。

附图说明