[发明专利]一种脉冲燃烧风洞模型支架-天平一体化测力装置

说明书

本发明属于高速风洞试验技术领域，公开了一种脉冲燃烧风洞模型支架‑天平一体化测力装置，包括上板和下板，上板和下板之间固定有天平主体，天平主体包括上测量部和下支撑部，上测量部布置有惠斯通电桥X1和惠斯通电桥X2，用于测量试验模型所受的轴向力，以及惠斯通电桥Y1、惠斯通电桥Y2和惠斯通电桥Y3，用于测量试验模型所受的法向力和俯仰力矩，上测量部罩有保护罩，保护罩与顶板分离，天平主体的背风侧设有出线整流罩，出线整流罩的容纳空间两端分别贯通上板和下板。本发明实现了脉冲燃烧风洞测力系统的支架、天平一体化设计，既吸收了盒式应变天平刚度高的特点，又大大节约了试验模型内部的空间。

技术领域

本发明涉及高速风洞试验技术领域，尤其涉及一种脉冲燃烧风洞模型支架- 天平一体化测力装置。

背景技术

获取一体化飞行器模型在试验过程中所受到(产生)气动力载荷，是脉冲燃烧风洞的风洞试验的主要目的之一。由于脉冲燃烧风洞试验时间很短(约0.3s)、冲击载荷大，要获得飞行器模型在试验过程中所受到的气动力载荷非常困难，这使得测力技术成为脉冲燃烧风洞试验的关键技术之一。

要在测得高超声飞行器试验模型所受到(产生)的气动力载荷，必须保证测力天平在有效试验时间内能够测得至少6个周期的振动信号，现阶段试验模型多采用不锈钢和铝合金材料加工，模型质量较重，对于喷管直径为600mm的脉冲燃烧风洞，试验模型质量可达500kg，对于喷管直径为2.4m的脉冲燃烧风洞，试验模型的质量可达3.5t，因此要测得试验过程中飞行器试验模型所受到(产生)的气动力载荷，测力天平必须具有很高的刚度，这使得应变式测力天平成为脉冲燃烧风洞测力方式的最佳选择。

现有的脉冲燃烧风洞应变天平测力支撑方式主要有尾支和背支(或腹支)两种，尾支支撑方式主要应用于质量较轻、尺度较小的模型测力，且对于机体/推进一体化飞行器试验模型，由于尾支杆的存在，会破坏模型内部发动机流道，对于一体化飞行器试验模型测力造成很大影响，背支(或腹支)支撑方式在一定程度上消除了支撑方式对一体化飞行器试验模型发动机流道的影响，且背支(或腹支)所采用的测力天平为盒式天平，设计时刚度可以更高，更加有利于天平测力，但是背支(或腹支)支架对模型周围气流的影响则只能通过CFD方法进行修正，而且现有的背支支撑方式天平均安装于模型内部，导致模型内可用用于安装油路系统或其他设备的空间大幅度减小，不利于风洞试验的开展，但现阶段脉冲燃烧风洞试验测力仍然多采用背支(或腹支)的方式开展。

采用背支(或腹支)的测力系统设计方式为模型、天平、支架三部分独立设计，试验时将支架固定于风洞地基上，测力天平安装于支架上，最后将模型安装在测力天平上。但是一体化飞行器最显著的特点之一就是扁平比很高，模型内部可用空间十分有限，且还需要安装大量的供油装置、数据测量装置等，模型设计时留给测力天平的可用完整空间很小，给模型设计带来很大难度。

发明内容

本发明意在提供一种脉冲燃烧风洞模型支架-天平一体化测力装置，以解决现有的支架、天平对试验模型内部空间占用大的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种脉冲燃烧风洞模型支架- 天平一体化测力装置，包括上板和下板，所述上板和下板之间固定有天平主体，所述天平主体包括上测量部和下支撑部，所述上测量部包括底座，所述底座与下支撑部固接，所述底座的上端中部设有两第一测量梁，所述底座的上端两侧对称设有第二测量梁，所述第一测量梁的上端和第二测量梁的上端共同设有一中隔板，所述中隔板的上端中部设有第三测量梁，所述中隔板的上端两侧对称设有第四测量梁，所述第三测量梁和第四测量梁的上端共同设有顶板，所述顶板与上板固接，两根第一测量梁布置有惠斯通电桥Y3，两根第二测量梁分别布置有惠斯通电桥Y1和惠斯通电桥Y2，所述第三测量梁与两侧的第四测量梁之间分别布置有惠斯通电桥X1和惠斯通电桥X2，所述惠斯通电桥X1和惠斯通电桥X2用于测量试验模型所受的轴向力，所述惠斯通电桥Y1、惠斯通电桥Y2和惠斯通电桥Y3 用于测量试验模型所受的法向力和俯仰力矩，所述上测量部罩有保护罩，所述保护罩与顶板分离，所述天平主体的背风侧设有出线整流罩，所述出线整流罩的容纳空间两端分别贯通上板和下板。