[发明专利]一种用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平

说明书

本发明公开了一种用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平。该天平的天平主体为盒式一体结构，天平上板和天平下板为上下对称的水平放置的矩形平板，天平上板和天平下板之间固定有竖直方向的测量梁，测量梁分为四组，每组三片，四组测量梁对称分布在矩形平板的四个角上；隔热板安装在天平上板的上表面上；下隔热罩为下底封闭的矩形框Ⅰ，从下至上罩住天平主体，下隔热罩和天平主体之间具有周向缝隙Ⅰ；上连接罩为上底封闭的矩形框Ⅱ，从上至下罩住下隔热罩，上连接罩和下隔热罩之间具有周向缝隙Ⅱ。天平主体通过上、下定位端安装在测量位置处。该天平抗干扰能力强，保护效果好，量程范围0.2N～5N，最小分辨率0.001N，具有成本低、性能高、操作容易的优点。

技术领域

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平。

背景技术

表面摩擦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，其精确测量对飞行器设计具有重大意义。目前对于摩擦阻力测量还缺少较为可靠的精确测量方法，公知的较为精确测量方法主要为MEMS(微机电系统)方法、应变天平测量方法以及电容式天平测量方法。MEMS摩阻传感器工艺复杂，成本高，自身刚度弱，操作难度大，而且抗干扰能力弱。应变天平或电容式天平结构简单，主要以一个或两个竖直梁作为测量元件，难以抵御测试面压力梯度载荷干扰以及温度干扰，测量误差大。

当前，亟需发展专用的表面摩擦阻力测量天平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平。

本发明的用于风洞试验测量的盒式表面摩擦阻力天平，其特点是，所述的表面摩擦阻力天平包括上连接罩、隔热板、天平主体和下隔热罩；

所述的天平主体为盒式一体结构，包括测量梁、天平上板、上定位端、下定位端和天平下板；天平上板和天平下板为上下对称的水平放置的矩形平板，天平上板和天平下板之间固定有竖直方向的测量梁，测量梁分为四组，每组三片，四组测量梁对称分布在矩形平板的四个角上；天平上板的上表面加工有水平基准面Ⅰ，天平上板的上表面中心固定有上定位端；天平下板的下表面加工有水平基准面Ⅱ，天平下板的下表面中心固定有下定位端；

所述的隔热板穿过上定位端与天平上板上表面的水平基准面Ⅰ贴合；上连接罩内开有与上定位端装配的定位通孔，上定位端穿出定位通孔定位上连接罩，上连接罩的下表面与隔热板贴合；上连接罩、隔热板和天平上板通过沉头螺钉由上至下固定连接；

所述的下隔热罩内开有与下定位端装配的定位通孔，下定位端穿出定位通孔定位下隔热罩，下隔热罩的上表面与水平基准面Ⅱ贴合；下隔热罩和天平下板通过沉头螺钉由下至上固定连接；

所述的下隔热罩为下底封闭的矩形框Ⅰ，从下至上罩住天平主体，下隔热罩和天平主体之间具有周向缝隙Ⅰ；上连接罩为上底封闭的矩形框Ⅱ，从上至下罩住下隔热罩，上连接罩和下隔热罩之间具有周向缝隙Ⅱ；

所述的天平上板的下表面和天平下板的上表面布置有温度传感器；

所述的测量梁的应变计贴片形式如下：

在每组三片的测量梁中选取中间的片梁粘帖应变计；

第一组测量梁中间的片梁的左侧上端靠近天平上板7的位置处粘贴应变计A1，右侧上端对称位置处粘贴应变计A4，左侧下端靠近天平下板的位置处粘贴应变计A2，右侧下端对称位置处粘贴应变计A3，应变计A1、应变计A2、应变计A3和应变计A4组成惠斯通电桥M1；

第二组测量梁中间的片梁的左侧上端靠近天平上板7的位置处粘贴应变计B1，右侧上端对称位置处粘贴应变计B4，左侧下端靠近天平下板的位置处粘贴应变计B2，右侧下端对称位置处粘贴应变计B3，应变计B1、应变计B2、应变计B3和应变计B4组成惠斯通电桥M2；