[发明专利]应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置

说明书

本发明公开了一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。该杆式天平隔热防护装置包括前隔热罩和后隔热罩；前隔热罩包括整体加工成型的锥段和管段，锥段套装在杆式天平的头锥上，通过锥面配合和螺钉拉紧的方式固定，管段向后延伸套装在杆式天平的天平中段前半段，管段与测量段前半段之间具有隔离环缝Ⅰ；后隔热罩包括分体加工的隔热环和隔热套，隔热环套装并固定在天平支杆上，隔热套套装在并固定在隔热环上，隔热套向前延伸，隔热套的前端套装在管段的后端，隔热套的前端与管段的后端之间具有隔离环缝Ⅱ。该杆式天平隔热防护装置形成的迷宫型隔热保护装置能够防护热能或外力对杆式天平应变元件的破坏，确保测量准确。

技术领域

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。

背景技术

杆式天平是基于非电量电测的原理，将非电量的物理量（力或力矩）转变为电信号的测量装置。杆式天平由应变元件（弹性敏感元件）、应变计、测量电路（测量电桥）组成。杆式天平广泛应用于高速风洞测力试验中，由于杆式天平体积小，一般安装在试验模型内部，测量作用在试验模型上空气动力载荷的大小、方向和作用点。

高超声速风洞试验模型一般为金属试验模型，在高超声速风洞试验过程中，金属试验模型表面温度很高。传统的杆式天平防护装置主要为隔热罩，隔热罩能够防止杆式天平体温度过高导致温度效应过大或电路损坏。典型的隔热罩包括整体加工成型的锥段和管段，隔热罩采用玻璃钢等隔热材料制作，锥段安装在杆式天平的头锥，将杆式天平与金属试验模型隔离，管段向后延伸套装在杆式天平上，管段与杆式天平之间具有隔离缝隙。隔热罩的管段长度有的较长，覆盖了杆式天平的前测量段和后测量段，有的较短，只覆盖了杆式天平的前测量段，后测量段的防热依靠试验模型尾部内腔。虽然试验模型头部正对气流，温度很高，但是杆式天平和试验模型头部有隔热罩物理隔开，传导至杆式天平的前测量段的应变元件温度已大幅降低；而且，试验模型尾部内腔为死水区，气流速度基本为零，试验模型尾部大部分热量会被高超声速气流带走，杆式天平后段的应变元件附近的温度不会过高，不会造成机械损伤。

为了提高射程，先进高超声速飞行器采取巡航级、助推级多级串联结构形式。巡航级相对助推级弹体截面尺寸较小，等比例缩小后的多级高超声速风洞试验模型的巡航级模型由于内腔空间不够，不适合安装杆式天平，杆式天平一般安装在多级高超声速风洞试验模型的助推级模型上。如果助推级模型较短，就有可能导致杆式天平的后测量段外露在试验模型尾部，一方面杆式天平后段的后测量段的应变元件很容易被气流机械损伤，另一方面，高速高温气流会使整个杆式天平的应变元件产生异常应变，导致杆式天平无法准确的测出气动力。采用加长隔热罩的方式能够对杆式天平的后测量段进行有效热防护。但是，在高超声速风洞试验时，如果隔热罩暴露在高超声速气流中，隔热罩本身就会受到气动力，然后向前传递到杆式天平上，造成杆式天平测量的气动力是多级高超声速风洞试验模型气动力和隔热罩气动力的合力，且两者无法区分，达不到高超声速风洞试验的目的。

当前，亟需发展一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置。

杆式天平包括从前至后顺序连接的头锥、前测量段、天平中段、后测量段和尾锥，在使用杆式天平隔热防护装置前，将杆式天平的尾锥与天平支杆固定连接；本发明的应用于多级高超声速风洞试验模型的杆式天平防护装置，其特点是，所述的杆式天平隔热防护装置包括前隔热罩和后隔热罩；

前隔热罩包括整体加工成型的锥段和管段，锥段套装在杆式天平的头锥上，通过锥面配合和螺钉拉紧的方式固定，管段向后延伸套装在杆式天平的天平中段前半段，管段与测量段前半段之间具有隔离环缝Ⅰ；

后隔热罩包括分体加工的隔热环和隔热套，隔热环套装并固定在天平支杆上，隔热套套装在并固定在隔热环上，隔热套向前延伸，隔热套的前端套装在管段的后端，隔热套的前端与管段的后端之间具有隔离环缝Ⅱ。