一種微量風(fēng)洞天平及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空氣動力學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種微量風(fēng)洞天平，以及采用該 微量風(fēng)洞天平的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)洞天平是用來測量飛行器（模型）氣動力的重要風(fēng)洞測試裝置，可以測量氣流 作用在飛行器（模型）上的力和力矩，再結(jié)合氣流參數(shù)和風(fēng)洞模型參數(shù)可以計(jì)算飛行器 (模型）的靜、動態(tài)氣動力系數(shù)。這些風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)是飛行器設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，所以風(fēng)洞天 平對于飛行器設(shè)計(jì)是非常重要的試驗(yàn)測試工具，因此受到越來越多的關(guān)注。
[0003] 有一些風(fēng)洞天平能夠?qū)崿F(xiàn)在正常情況下三個(gè)、甚至四個(gè)分量的同時(shí)測量，但是目 前的風(fēng)洞天平都不能同時(shí)測量多分量的微小力和力矩，尤其是在稀薄氣體風(fēng)洞環(huán)境下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微量風(fēng)洞天平，其能 夠在稀薄氣體風(fēng)洞環(huán)境下同時(shí)測量多分量的微小力和力矩。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種微量風(fēng)洞天平，其包括橫梁、立梁，橫梁的一端與 要測量模型剛性連接且另一端與立梁連接，橫梁包括相互正交的水平薄板和豎直薄板，立 梁包括支座和鉛垂薄板，支座固定在風(fēng)洞中，鉛垂薄板垂直于橫梁的軸線，所述橫梁穿過支 座與鉛垂薄板連接，水平薄板、豎直薄板、鉛垂薄板均是彈性元件。
[0006] 還提供了一種采用這種微量風(fēng)洞天平的測試方法，包括以下步驟：
[0007] (1)在鉛垂薄板的第一測點(diǎn)（PD)上放置應(yīng)變片來測量鉛垂薄板的彎曲應(yīng)變4，根 據(jù)公式（1)得到氣動阻力F z
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微量風(fēng)洞天平，其特征在于：其包括橫梁、立梁，橫梁的一端與要測量模型剛性 連接且另一端與立梁連接，橫梁包括相互正交的水平薄板（1)和豎直薄板（2)，立梁包括支 座（3)和鉛垂薄板（4)，支座固定在風(fēng)洞中，鉛垂薄板垂直于橫梁的軸線，所述橫梁穿過支 座與鉛垂薄板連接，水平薄板、豎直薄板、鉛垂薄板均是彈性元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量風(fēng)洞天平，其特征在于：所述立梁與所述橫梁通過軸承 連接，橫梁在立梁的軸孔內(nèi)滑動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微量風(fēng)洞天平，其特征在于：所述鉛垂薄板具有從底部 到中部的凹槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微量風(fēng)洞天平，其特征在于；所述水平薄板、豎直薄板、鉛垂 薄板的厚度均為b，所述水平薄板、豎直薄板的寬度均為a,所述鉛垂薄板的凹槽的寬度為 a-a。，其中a、b、aD〉0。
5. -種采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量風(fēng)洞天平的測試方法，其特征在于：包括W下 步驟： (1) 在鉛垂薄板的第一測點(diǎn)（Pd)上放置應(yīng)變片來測量鉛垂薄板的彎曲應(yīng)變心呈，根據(jù) 公式（1)得到氣動阻力Fz
(1) 其中E為梁材料彈性模量，第一測點(diǎn)（Pd)截面對相應(yīng)彎曲軸的慣性矩，=apb3/。，a。為第一測點(diǎn)的寬度、b為第一測點(diǎn)的厚度，Id為第一測點(diǎn)中屯、與橫梁、立梁接觸 點(diǎn)的距離； (2) 在橫梁的第ij個(gè)測點(diǎn)（Pu)上分別放置應(yīng)變片來測量水平薄板、豎直薄板的彎曲 應(yīng)變蠟、€巖、域和4"，i= 1，2;j= 1，2,根據(jù)公式似得到氣動升力Fy、偏航力Fx、 俯仰力矩Mx和偏航力矩My
(2) 其中
lu為第ij個(gè)測點(diǎn)與模型安裝點(diǎn)的軸向距離，w/2為第ij個(gè)測點(diǎn)（Pu)與水平薄板或 垂直薄板的側(cè)邊緣的垂直距離
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微量風(fēng)洞天平,其能夠在稀薄氣體風(fēng)洞環(huán)境下同時(shí)測量多分量的微小力和力矩。這種微量風(fēng)洞天平，其包括橫梁、立梁，橫梁的一端與要測量模型剛性連接且另一端與立梁連接，橫梁包括相互正交的水平薄板和豎直薄板，立梁包括支座和鉛垂薄板，支座固定在風(fēng)洞中，鉛垂薄板垂直于橫梁的軸線，所述橫梁穿過支座與鉛垂薄板連接，水平薄板、豎直薄板、鉛垂薄板均是彈性元件。還提供了一種采用這種微量風(fēng)洞天平的測試方法。
【IPC分類】G01M9-06
【公開號】CN104849016
【申請?zhí)枴緾N201510220702
【發(fā)明人】吳臣武, 黃河激
【申請人】中國科學(xué)院力學(xué)研究所
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月4日