[发明专利]一种六分量环式风洞天平

说明书

本发明公开了一种六分量环式风洞天平，包括天平阻力测量段，所述天平阻力测量段一侧设置有用于连接测力模型或部件的天平悬臂连接段，所述天平阻力测量段另一侧设置有天平固定连接段，所述天平阻力测量段与所述天平悬臂连接段之间设置有用于测力的天平前测量段，所述天平阻力测量段与所述天平固定连接段之间设置有用于测力的天平后测量段。本发明突破了传统杆式风洞天平结构的局限，采用四面对称结构，受力变形对称性好，抗干扰能力强，有较高的弯矩承载能力和较好的温度特性，同等输出条件下变形更小，强度更高，并有更高的测量精准度，能提高风洞试验质量，具有较大的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及风洞试验模型阻力测量技术领域，特别是涉及一种六分量环式风洞天平。

背景技术

风洞天平(简称天平)是风洞测力试验中的关键测量装置，用于测量作用在模型上的空气动力载荷(力与力矩)的大小、方向和作用点。在涉及喷流、螺旋桨等需要中部通气或者安装转轴的测力试验时，由于模型空间限制，天平只能采用环形结构。传统的六分量环式风洞天平是在常规天平基础上打孔而成，采用多段式串联杆式结构，天平结构上下不对称，当天平中间孔尺寸较大时，天平上下端刚度差异较大，承力时天平测量元件变形不对称，局部应力较大，造成天平整体变形较大、强度较低，受其它分量干扰载荷较大，而且存在一定正反向测力不对称等问题，影响试验测力精准度。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种六分量环式风洞天平。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种六分量环式风洞天平，包括天平阻力测量段，所述天平阻力测量段一侧设置有用于连接测力模型或部件的天平悬臂连接段，所述天平阻力测量段另一侧设置有天平固定连接段，所述天平阻力测量段与所述天平悬臂连接段之间设置有用于测力的天平前测量段，所述天平阻力测量段与所述天平固定连接段之间设置有用于测力的天平后测量段。

进一步设置：所述天平前测量段、所述天平后测量段包括侧力、偏航力矩和滚转力矩测量元件、升力和俯仰力矩测量元件，所述侧力、偏航力矩和滚转力矩测量元件前后对称，所述升力和俯仰力矩测量元件上下对称，且均为四个矩形梁。

如此设置，便于通过所述侧力、偏航力矩和滚转力矩测量元件、所述升力和俯仰力矩测量元件对五个分量载荷进行测量。

进一步设置：所述天平阻力测量段由四组分别位于中心轴±45°和±135°方向的元件组成，每组元件由两侧的天平阻力支撑梁和天平阻力测量元件组成，天平阻力支撑梁由六个矩形梁组成，对称于六分量环式风洞天平，天平阻力测量元件由横“门”型梁组成，四个横“门”型梁中间位置与六分量环式风洞天平中心重合，而且相邻横“门”型梁开口方向相反，即两个相对梁开口方向朝前，另两个相对梁开口方向朝后。

如此设置，对称度高，且一方面可以平衡所述天平前测量段、所述天平后测量段与所述天平阻力测量段之间的刚度，使天平在承受升力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩时，各测量元件的变形程度一致，而且天平抗弯刚度更高，可以减少天平整体变形，提高天平强度和测量精准度，另一方面天平阻力测量具有很好的抵抗其它载荷干扰能力。

进一步设置：所述天平悬臂连接段与测量物固定通过法兰连接，所述天平固定连接段与支撑物通过销柱连接。

如此设置，便于对所述六分量环式风洞天平进行安装固定。

进一步设置：所述天平悬臂连接段、所述天平前测量段、所述天平阻力测量段、所述天平后测量段、所述天平固定连接段为一体结构，且由合金钢材料制成。

如此设置，提高整体结构强度，同时便于安装使用。

进一步设置：所述天平悬臂连接段、所述天平前测量段、所述天平阻力测量段、所述天平后测量段、所述天平固定连接段整体外形为轴形结构，且中间孔贯穿整体。