[发明专利]一种空间六维力的测量方法

摘要

一种空间六维力的测量方法，用于测量航空器模型的空间六维力，使用双尾支撑和张线组合方式。在实际测量过程中将模型视为固定不动，根据静力学平衡原理，建立所述模型在空间内所受六维力的数学模型，通过安装在所述尾撑杆上的三向压力传感器以及上张线和下张线连接的单向力压电传感器测量出所述模型所受作用力的力分量，通过求解所述建立的数学模型，实现对所述模型所受六维力的测量。本发明所提供的空间六维力的测量方法兼具了张线支撑干扰小和硬式支撑系统稳定性好的优点，解决了狭长、大质量模块在单独尾支撑方式时的大振动、失稳难题。增加了张线辅助支撑后，提高了测试系统的刚性，降低了尾支撑刚度设计方面的压力，减少了尾支撑的尺寸设计。

主权项

1.一种空间六维力的测量方法，用于航空器模型的空间六维力测量，使用双尾支撑和张线组合方式；其特征在于，将航空器模型在测量过程中视为固定不动，根据静力学平衡原理，建立航空器模型受力状态的数学模型，在航空器模型的尾部使用两根刚性支撑杆实现支撑的同时，在航空器模型的背部和腹部，各引出1根张线，实现对航空器模型的固定；航空器模型尾部的两根刚性支撑杆中各安放一个三向力传感器，用于测出模型尾部两刚性支撑杆沿方向的分力；两个单向力传感器的一端分别固定安装在航空器模型中，另一端分别与上、下张线连接，两个单向力传感器用于测量出上、下张线所受的张力值；将两个三向力传感器测出的六个力值与两个单向力传感器测出的分别沿上、下张线方向的两个力值代入到航空器模型受力状态的数学模型中，求解出所述模型所受空间六维力的值；根据静力学平衡原理建立航空器模型受力状态的数学模型，步骤如下：在航空器模型的重心处建立空间直角坐标系，与上张线相连的单向力传感器用于测量沿上张线方向的线张力F₁，与下张线相连的单向力传感器用于测量沿下张线方向的线张力F₂；安装在尾部支撑杆的两个三向力传感器用于测量并输出刚性杆支撑模型的刚性连接沿坐标轴的三个分力F_x1、F_y1、F_z1与F_x2、F_y2、F_z2；将航空器模型视为固定不动，根据静力学平衡原理，建立模型所受六维力的方程(1)：式(1)中，矩阵矩阵A中，x_i,y_i,z_i，i＝1‑2，表示单向力传感器在所建立的参考坐标系中的坐标，即把单向力传感器作为质点，x_i,y_i,z_i表示这个质点在所建空间坐标系上的坐标，其中y_i＝z_i＝0)；x_wi,y_wi,z_wi表示尾支撑处三向力传感器在所建立的参考坐标系中的坐标；将各个传感器测出的力值F₁、F₂、F_x1、F_y1、F_z1与F_x2、F_y2、F_z2，代入方程(1)，得出航空器模型所受空间六维力。