[发明专利]一种风洞试验的模型与杆式天平联结结构

说明书

本发明适用于风洞试验技术领域，提供了一种风洞试验的模型与杆式天平联结结构，包括模型联结端、杆式天平联结端、垫圈、连接螺钉、锁紧环和锁紧螺母。本发明杆式天平的轴肩与模型的第二台阶面抵接进行轴向定位，采用特殊的锁紧环结构与杆式天平反锥面配合以及与螺母、垫片的配合实现准确轴向定位和周向定位，杆式天平的滚转角可以进行任意角度的准确调整；解决了目前普遍采用的锥面联结导致的模型和杆式天平在其轴向的相对位移以及滚转角无法调整的问题，提高了试验模型与杆式天平联结的尺寸精度。并且本发明的联结结构拆装、调整都很方便，试验模型联结端和杆式天平联结端的加工难度低。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，特别是涉及一种风洞试验的模型与杆式天平联结结构。

背景技术

风洞是一种提供人工可控气流的管道装置。风洞试验是指利用相对性原理和相似准则，在风洞试验段中安装飞机等飞行器模型，通过测量气流的流动参数及其与试验模型的相互作用力和力矩，以了解飞机等飞行器的空气动力学特性的过程。

气动力测量天平（简称天平）是一种专门用于测量流动气体作用在风洞试验模型上载荷大小的测量装置，目前常用的天平为内藏式的杆式应变天平，即风洞的模型支撑系统的支杆前端安装有杆式应变天平，天平的前端再安装试验模型。采用内藏式的杆式应变天平时，杆式天平安装于模型内部，模型不与支撑系统接触。风洞试验时，支撑系统通过杆式天平带动试验模型实现模型位置和姿态的可控变化，同时，试验模型受到的气动载荷（包括力和力矩）通过杆式天平实时测量获得。

目前模型与杆式应变天平的联结结构普遍采用圆锥面+平键的方式，即模型的内圆锥面与天平的外圆锥面配合，通过内外锥面轴向拉紧保证联结牢固，另外为了避免两者绕轴向相互转动，配合面增加了传递扭矩的平键。采用这种方式的确能够保证试验模型与杆式天平的联结刚度和强度，但又会带来三个问题。

一是采用圆锥面联结，试验模型与杆式天平的锁紧通过模型在杆式天平上的轴向位移来实现，锥面的加工误差以及不同的锁紧程度都会引起两者轴向位移的偏差，另外安装好后模型与天平的轴向位置的测量容易出现误差，这都会导致侧力和升力对偏航力矩和俯仰力矩贡献测量的困扰；

二是试验模型和杆式天平配合圆锥面的加工精度要求高，两个配合面必须配作才能到到75%以上的接触面积，而如果接触面积占比偏低，试验模型与杆式天平的联结刚度就会大大降低，试验中模型可能会出现偏转，从而对试验结果甚至试验安全造成影响；

三是配合面采用了平键，试验模型在杆式天平滚转方向上的安装角固定不可调整，而现实情况下存在加工误差不可避免，这就会导致模型与杆式天平安装时两者存在一定的滚转角安装角，即模型体轴与天平体轴在模型的滚转方向上有一定的夹角，而这个角度值一般也难以准确测量，这使得模型的侧力、升力及滚转力矩等相互干扰，产生测量误差。

这些问题都会对测量模型气动载荷的准确性和可靠性产生影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种风洞试验的模型与杆式天平联结结构，能够实现试验模型在杆式天平的轴向准确定位，并可根据需要手动调整试验模型在杆式天平上的滚转角准确到位，从而保证了风洞试验测力数据的准确性和可靠性。

一种风洞试验的模型与杆式天平联结结构，其特征在于，包括模型联结端、杆式天平联结端、垫圈、锁紧环和锁紧螺母；

所述模型联结端包括第一腔、第二腔和第三腔；在所述第一腔与第二腔之间形成第一台阶面；所述第二腔与第三腔之间形成第二台阶面；

所述杆式天平联结端设置倒圆锥和轴肩，所述轴肩可抵接在所述第二台阶面上；

所述锁紧环包括空心柱状的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部的直径小于所述第二连接部的直径；所述第一连接部上设置外螺纹，所述第二连接部设置内圆锥面，所述内圆锥面与所述杆式天平联结端的倒圆锥反向锥面配合，所述第二连接部上轴向设置有开缝；