[发明专利]一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平

说明书

本发明公开了一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平。该表面摩擦阻力测量天平为一体结构，主体为圆柱体；圆柱体的上半部开有左右对称的通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的上下边为直边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的左右侧边为弧形边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间保留的实体为X1测量梁，X1测量梁上段和下段的投影形状为对称的弧形，X1测量梁中段的投影形状为矩形；通孔Ⅰ和通孔Ⅱ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X1过载保护缝；圆柱体的下半部分设置有类似的通孔Ⅲ和通孔Ⅳ，得到了X2测量梁和X2过载保护缝；X1测量梁和X2测量梁垂直；该表面摩擦阻力测量天平可以同时测量模型及飞行器表面上两个垂直方向的表面摩擦阻力，能够实现精确测量。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平。

背景技术

表面摩擦阻力是飞行器表面受到的剪切力的合力，是飞行器阻力的重要组成部分，对其精确测量对飞行器设计具有重大意义。目前，表面摩擦阻力测量技术存在很多难点：为减少模型或者飞行器表面破坏，只能对小面积表面进行测量，小面积表面的摩擦阻力很小，要求测量天平有足够高的分辨率；为便于安装而且不影响飞行器结构，要求测量天平体积较小；对真实飞行器，飞行方向与飞行器姿态不一致，而且一直发生变化，所以需要测量两个垂直方向的表面摩擦阻力才可以合成总的表面摩擦阻力；模型及飞行器表面所受的法向载荷远大于表面摩擦阻力，在高超声速风洞中还需要面对开关车过程中的冲击载荷，要求测量天平具有较高的结构刚度与强度，并要有过载保护功能。目前的表面摩擦阻力天平普遍尺寸较大，测量分辨率低，只能单分量测量，难以解决以上问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应变式二分量表面摩擦阻力测量天平。

本发明的应变式二分量表面摩擦阻力测量天平，其特点是，所述的表面摩擦阻力测量天平包括：上连接端、X1测量梁、X1过载保护缝、X2过载保护缝、X2测量梁、固定端和矩形定位块；

表面摩擦阻力测量天平为一体结构，主体为圆柱体；

圆柱体的上半部开有左右对称的通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的上边和下边为直边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间保留的实体为X1测量梁，X1测量梁的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X1测量梁的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅰ和通孔Ⅱ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X1过载保护缝；

圆柱体的下半部分开有前后对称的通孔Ⅲ和通孔Ⅳ，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的上边和下边为直边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ的左边和右边为弧形边，通孔Ⅲ和通孔Ⅳ之间保留的实体为X2测量梁，X2测量梁的上段和下段的投影形状为对称的弧形，X2测量梁的中段的投影形状为矩形；通孔Ⅲ和通孔Ⅳ外侧保留的实体分别通过对称的直缝分开，形成对称的X2过载保护缝；

X1测量梁和X2测量梁垂直，X1测量梁和X2测量梁分别测量两个垂直的表面摩擦阻力分量；

圆柱体的顶端中心设置有上连接端；

圆柱体的下端固定有固定端，固定端的直径大于圆柱体的直径，固定端的下表面固定有矩形定位块；

X1测量梁中段中间位置两侧对称粘贴两片并列的电阻应变计，一侧电阻应变计编号为A1和A3，另一侧电阻应变计对应的编号为A2和A4，A1、A2、A3和A4组成X1惠斯通电桥；X2测量梁中段中间位置两侧对称粘贴两片并列的电阻应变计，一侧电阻应变计编号为B1和B3，另一侧电阻应变计对应的编号为B2和B4，B1、B2、B3和B4组成X2惠斯通电桥。

所述的X1过载保护缝和X2过载保护缝的宽度范围为0.08mm～0.14mm。

所述的表面摩擦阻力测量天平的材料为7075铝合金，采用T6热处理工艺进行处理。

所述的X1测量梁和X2测量梁的中段的厚度为0.16mm～0.24mm。