[实用新型]一种分段式微量铰链力矩天平

说明书

技术领域

本实用新型属于航空航天测力试验气动力测量技术领域，针对高超声速飞行器模型的铰链力矩风洞测力试验时，利用一种分段式的微量铰链力矩天平实现对全动舵模型控制舵在高马赫数下的微量铰链力矩测量，获得高精度和准度的气动力测量结果。

背景技术

铰链力矩测量试验是基础性的风洞测力试验项目。随着我国航天航空事业的发展，对风洞试验技术的要求日益提高，微量铰链力矩测量技术作为一项重点风洞试验技术被广泛用于型号模型气动特性研究和关键控制参数测量，微量铰链力矩天平研究是微量铰链力矩试验技术的重要支撑。

常用的铰链力矩天平有两种形式：横轴式和纵轴式。横轴式的铰链力矩天平，天平的中心轴与模型轴线垂直，舵面的铰链力矩为天平的滚转力矩，该结构的天平测量元件受模型空间限制往往是三分量或五分量的组合元件，即天平的同一测量梁不仅要完成对控制舵的升力（侧力）、俯仰力矩（偏航力矩）的测量，而且还要完成对控制舵铰链力矩的测量，在现有的技术条件和应变计粘贴最小尺寸的限制下，在保证Y和Mz满足强度要求的情况下，天平升力元和铰链力矩元的载荷之比最大不超过100倍，超出了以上范围，铰链力矩的测量精准度难以满足要求，纵轴式的铰链力矩天平，天平的中心轴与模型轴线平行，舵面铰链力矩为天平的俯仰力矩，这种形式的天平校准中心与舵面转轴难以重合，两者距离产生的附加力矩占天平设计量程的90%以上，要实现对舵面铰链力矩的准确测量同样具有很大的难度。

因此，现有的铰链力矩天平无法实现对微量铰链力矩的精确测量，主要存在以下测量困难：

（1）天平的铰链力矩载荷小，升力元和铰链力矩的载荷比例超过300倍以上，天平各载荷严重不匹配，常见的铰链力矩测量方式难以达到测量要求，天平强度、天平灵敏度和元件间的相互矛盾非常突出。

（2）高马赫数条件下天平的温度效应直接影响测量精准度。

受模型空间尺寸的限制，常用的铰链力矩天平无法采用常规测力试验天平的水冷防热结构，致使天平的工作环境非常恶劣，要实现在高马赫数下对微量铰链力矩的精确测量，温度的影响不容忽视。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有高马赫数下微量铰链力矩测量精度和准度的不足，准确测量舵面的铰链力矩系数，本实用新型采用了一种分段式的微量铰链力矩天平的结构。

为实现上述技术方案，本实用新型采用如下技术方案：

一种分段式微量铰链力矩天平，包括一台纵轴式的六分量铰链力矩天平和一台横轴式的微量单分量铰链力矩天平；

所述六分量铰链力矩天平包括自由端连接锥体、固定端连接锥体和两连接锥体之间的测量装置，整个六分量铰链力矩天平为全钢件一体化结构；六分量铰链力矩天平外部设置有一层隔热层，整个六分量铰链力矩天平套入支杆内，支杆上设置有拉紧楔用于固定支杆；

所述微量单分量铰链力矩天平包括前端连接锥体、后端连接锥体和测量装置，前端连接锥体的轴心线与后端连接锥体的轴心线垂直，整个微量单分量铰链力矩天平为全钢件一体化结构；

微量单分量铰链力矩天平的后端连接锥体的内锥面与六分量铰链力矩天平的自由端连接锥体的外锥面相配合，通过设置在自由端连接锥体上的拉紧定位装置固定两个连接锥面；

微量单分量铰链力矩天平的前端连接锥体的内锥面上设置有一层隔热层。

在上述技术方案中，所述微量单分量铰链力矩天平上设置有变角锁紧装置，变角锁紧装置设置在前端连接锥面的外锥台上，通过改变变角装置的角度实现微量单分量铰链力矩天平对不同角度测量舵的测量。

在上述技术方案中，前端连接锥面的外锥面上设置有限位保护装置。

在上述技术方案中，所述六分量铰链力矩天平中的测量装置分为三段，每两段之间设置有等直段。

在上述技术方案中，所述微量单分量铰链力矩天平前端连接锥的高与底边的比为1:10，后端连接锥的高于底边的比为1:5。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

组合结构的设计：本实用新型设置的组合结构为一台横轴式的单分量微量铰链力矩天平和一台纵轴式的六分量测力天平组合而成，该天平既具有横轴式铰链力矩天平测量直接、准确的优点，同时有具有纵轴式的六分量测力天平测量全面的优点。