[发明专利]一种微轴向力环形二分量应变天平

说明书

本发明公开了一种微轴向力环形二分量应变天平，用于风洞试验中的旋翼载荷准确测量，设于旋翼系统与动力系统之间，其特征在于：包括外环和内环，其中一个与所述旋翼系统相固联，另一个与所述动力系统相固联；所述外环包括若干环阵单体和第一测量元件，所述环阵单体呈环形阵列排布而围成镂空环形结构，所述第一测量元件分别设于相邻的两块环阵单体之间进行连接；所述内环通过第二测量元件与所述环阵单体连接，相邻的两片第二测量元件之间至少间隔一块用于与所述旋翼系统或动力系统固联的环阵单体。该天平可在测出旋翼轴扭矩的同时，实现对旋翼残余拉力的测量。

技术领域

本发明涉及航空测力试验测量技术领域，尤其涉及一种微轴向力环形二分量应变天平。

背景技术

直升机旋翼技术是直升机发展的核心技术之一，其试验技术是其中的关键技术。近年来，随着各种飞行器的迅猛发展，对于旋翼的性能要求不断提高，旋翼载荷测量试验应运而生。直升机旋翼试验需要实时测量旋翼拉力、阻力、俯仰力矩、滚转力矩、扭矩等项目。直升机旋翼测力试验中，传统的测力方法为在旋翼系统与动力系统之间安装旋翼天平与扭矩天平，分别实现对旋翼气动载荷及旋翼轴扭矩的测量。如专利文献CN201069404Y中公开了一种高精度旋转模型分量载荷及扭矩测量装置，包括主动轴、从动轴，装于从动轴轴承座上的旋翼天平，在主动轴与从动轴上均固定有连接主动轴与从动轴的连接法兰，在两个连接法兰之间连接有扭矩天平；专利文献CN110261057A中公开了一种直升机旋翼、机身和尾桨组合模型风洞试验系统，包括机身模型，机身模型天平，主旋翼，主旋翼驱动系统，变桨距机构，主旋翼天平，扭矩天平，尾桨，尾桨驱动系统，尾桨天平，支撑系统，控制系统和测量系统。

然而，实际试验过程中，扭矩天平在获得旋翼轴扭矩的同时也传递了部分旋翼拉力，即还有部分残余拉力被传递到了旋翼天平以外，导致对旋翼气动载荷测量结果精度不够。因此，一种能够有效捕捉这部分残余拉力的新式天平就显得尤为重要。

发明内容

直升机旋翼测力试验中，传统的测力方法为在旋翼系统与动力系统之间安装旋翼天平与扭矩天平，分别实现对旋翼气动载荷及旋翼轴扭矩的测量。然而，实际试验过程中，扭矩天平在获得旋翼轴扭矩的同时也传递了部分旋翼拉力，即还有部分残余拉力被传递到了旋翼天平以外。为了捕获这类遗失的残余拉力，本发明提出了一种用于测量直升机旋翼扭矩和残余拉力的微轴向力环形二分量应变天平，该装置可在测出旋翼轴扭矩的同时，实现对旋翼残余拉力的测量。

本发明采用的技术方案如下：

一种微轴向力环形二分量应变天平，用于风洞试验中的旋翼载荷准确测量，设于旋翼系统与动力系统之间，其特征在于：包括外环和内环，其中一个与所述旋翼系统相固联，另一个与所述动力系统相固联；所述外环包括若干环阵单体和第一测量元件，所述环阵单体呈环形阵列排布而围成镂空环形结构，所述第一测量元件分别设于相邻的两块环阵单体之间进行连接；所述内环通过第二测量元件与所述环阵单体连接，相邻的两片第二测量元件之间至少间隔一块用于与所述旋翼系统或动力系统固联的环阵单体。

本发明公开的一种优选的微轴向力环形二分量应变天平，其特征在于：至少一块不与所述内环连接的环阵单体与所述内环之间设有限位装置，用于限制所述内环和外环在轴向、径向和绕轴旋向上的相对位移。

进一步地，所述限位装置具有榫合限位结构，包括前端具有凹槽的凸榫和内部具有凸块的榫槽，所述凹槽和凸块的配合结构可用于限制所述内环和外环在轴向上的相对位移。

更进一步地，所述凸榫设于所述内环上，所述榫槽设于所述外环上。

更进一步地，所述凸榫和榫槽的配合处具有间隙，以保证所述第一测量单元和第二测量单元能够产生量程范围内的形变。