[发明专利]一种铰链力矩天平

说明书

本发明公开了一种铰链力矩天平，包括与飞机部件模型采用一体化设计的天平框架以及两端通过测量单元与所述天平框架浮动连接的舵连接件，所述测量单元用于测量力或力矩，所述舵连接件用于与测量舵连接；所述天平框架上在力矩方向刚度较大的部位设有切缝，用于消除所述天平框架两端结构不对称导致的应变输出差异。上述铰链力矩天平能够有效解决安装空间狭小的问题，提高天平刚度，消除或减小在前后、上下两个测量方向上的差异。

技术领域

本发明涉及航空航天气动力或力矩测量技术领域，尤其涉及一种铰链力矩天平。

背景技术

铰链力矩是设计飞机操纵系统的重要依据。铰链力矩可通过理论计算和风洞试验两种方法获得。通常在风洞中进行飞机模型铰链力矩试验，直接测定舵面的铰链力矩。风洞试验中为了得到舵面弦向压心位置，通常需要测量法向力。如果关注舵面在展向的压心位置，还需要测量滚转力矩分量。当舵面角较大时，阻力将对法向力测量产生显著影响，这时需要增加测量阻力分量。

根据测量要求，铰链力矩天平一般设计成四分量、五分量或六分量等。如何确定天平分量，除了根据测量需求，还要根据天平结构而定。原则上不能通过结构彻底分解的分量都要测量，以通过电气分解得到更为精准的试验数据。例如，荷兰NLR曾研制出用于增压风洞铰链力矩试验的副翼天平，该结构型式天平结构紧凑，但一般只测量两到三个分量，其它未测分量对目标分量(FN，HM)干扰造成的误差1％。为提高测量精度，又布置了一台二分量天平测量作用在翼梢上的升力和弯矩，对目标分量(FN，HM)进行修正，修正后天平静态准度误差达到了3％。

发明内容

本发明提供一种铰链力矩天平，能够有效解决安装空间狭小的问题，提高天平刚度，消除或减小在前后、上下两个测量方向上的差异。

本发明采用的技术方案如下：

一种铰链力矩天平，包括与飞机部件模型采用一体化设计的天平框架以及两端通过测量单元与所述天平框架浮动连接的舵连接件，所述测量单元用于测量力或力矩，所述舵连接件用于与测量舵连接；所述天平框架上在力矩方向刚度较大的部位设有切缝，用于消除所述天平框架两端结构不对称导致的应变输出差异。

进一步地，所述测量单元为柱梁组，其中有若干柱梁上设有切槽，用于调整所述柱梁上的刚度分配。

进一步地，所述天平框架连接有盖板或做表面修型，用于适应翼型形状。

进一步地，所述舵连接件上设有凹陷部，用于与测量舵的连接。

进一步地，所述测量单元为粘贴有应变计的柱梁组，所述通过电桥组合形成法向力、铰链力矩、轴向力、俯仰力矩和滚转力矩五个分量的测量电信号。

进一步地，所述柱梁组采用三柱梁结构，包括中间梁和两个侧梁。

进一步地，所述切槽设于所述侧梁上。

进一步地，所述铰链力矩天平用于飞机模型舵面铰链力矩测量，中间梁用于测量轴向力和偏航力矩，侧梁用于测量法向力、铰链力矩和滚转力矩。

进一步地，所述测量单元包括距离所述切缝较远的第一测量单元和较近的第二测量单元，所述第一测量单元的两个侧梁上分别粘贴有电桥B1和B2，所述第二测量单元的两个侧梁上分别粘贴有电桥B3和B4，所述第一测量单元和第二测量单元的中间梁上分别粘贴有电桥B5和B6；其中，电桥B2和B4分别相较于电桥B1和B3更靠近所述测量舵。

进一步地，用于测量各分量的电桥组合如下：

用于测量法向力的电桥组合为B1+B2+B3+B4

用于测量轴向力的电桥组合为B5+B6

用于测量滚转力矩的电桥组合为B3+B4-B1-B2

用于测量俯仰力矩的电桥组合为B6-B5