[发明专利]一种六分量高精度微量滚转力矩测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，包括主天平元件(1)、轴承(2)、模型连接套(3)、天平支杆(4)、进气管(5)和排气管(6)；

主天平元件(1)包括分别位于两端的支杆端(11)和主天平元件模型端(12)，支杆端(11)与天平支杆(4)连接，主天平元件模型端(12)与轴承(2)的定子连接，轴承(2)的转子与模型连接套(3)连接；主天平元件(1)外围环设有滚转-阻力元件(7)，滚转-阻力元件(7)包括固定端(71)和滚转-阻力元件模型端(72)，固定端(71)与主天平元件模型端(12)连接，滚转-阻力元件模型端(72)与模型连接套(3)连接；主天平元件(1)内部设有与进气管(5)连通的进气通道，排气管(6)数量至少为2，主天平元件(1)外侧设有与排气管(6)连通并与排气管(6)数量相同的排气通道，排气通道沿主天平元件(1)的中心轴对称设置；模型连接套(3)外设有试验模型；主天平元件(1)上设有敏感元件(9)，敏感元件(9)上设有高精度应变计；滚转-阻力元件(7)上也设有敏感元件(9)和阻力元件，敏感元件(9)上设有高精度应变计。

2.根据权利要求1所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述主天平支杆(4)、主天平元件(1)、气浮轴承(2)与模型连接套(3)顺次连接，滚转-阻力元件(7)与气浮轴承(2)分别固连在模型连接套(3)和主天平元件模型端(12)。

3.根据权利要求2所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述轴承(2)为导轨式气浮轴承(2)，设置在试验模型空腔内部，通过进气管(6)通入的高压气体实现周向及轴向自由状态。

4.根据权利要求3所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述排气管(6)为两根，主天平元件(1)外侧的排气通道为两根波纹管(8)，两根波纹管(8)分别与两根排气管(6)连通。

5.根据权利要求4所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述固定端(71)通过抱箍与主天平元件模型端(12)法兰外柱连接。

6.根据权利要求1至5任一所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述主天平元件(1)为四分量天平，用于测量升力、俯仰力矩、侧力和偏航力矩，主天平元件模型端(12)设有定位凸台和密封槽(13)，密封槽(13)配合密封圈实现高压进气密封；支杆端(11)和主天平元件模型端(12)对称设置有两个敏感元件(9)。

7.根据权利要求6所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述滚转-阻力元件(7)为二分量环式天平结构，滚转-阻力元件(7)上的敏感元件(9)为纵横向互为90°的4根滚转测量梁(73)；阻力测量梁(74)包括4个，阻力测量梁(74)分别设在滚转测量梁(73)靠近模型端的根部。

8.根据权利要求7所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述滚转测量梁(73)与阻力测量梁(74)是串连关系，且相互垂直形成L型结构，测量梁上设置有高精度应变计。

9.根据权利要求8所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，所述滚转-阻力元件(7)上还设置了4个对称布置的限位槽。

10.一种六分量高精度微量滚转力矩测量方法，基于权利要求1至9任一所述的六分量高精度微量滚转力矩测量装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将主天平元件(1)及滚转-阻力元件(7)进行应变计粘贴形成测量电桥；

S2：六分量高精度微量滚转力矩测量装置按如下步骤装配：先将主天平元件(1)上的通气管路连接可靠，并进行气密性试验，然后与天平支杆(4)连接；接着，将滚转-阻力元件(7)、模型连接套(3)依次套在主天平元件(1)上，并滑移到靠近支杆的位置，将气浮轴承(2)安装在主天平元件(1)上；再将滚转-阻力元件(7)安装在主天平元件(1)上,然后将模型连接套(3)安装在气浮轴承(2)上，最后将滚转-阻力元件(7)与模型连接套(3)固定；

S3：按试验状态的载荷与气浮轴承(2)工作压力条件，在地面对装配好的六分量高精度微量滚转力矩测量装置进行通气状态校准标定，获取载荷与电压信号的关系矩阵；

S4：将完成标定的测量装配体安装在试验风洞中，然后安装好试验模型，按气浮轴承(2)工作压力通气，天平各测量电桥通电，使气浮轴承(2)正常工作，天平各电桥信号输出正常；

S5：试验启动，采集各测量电桥电压信号，通过第S3步标定的关系矩阵将电压信号回算为气动力值，完成6个分量气动力同时测量。