[发明专利]一种风洞天平加载方法

权利要求书

1.一种风洞天平加载方法，其特征在于：所述的加载方法使用的加载装置包括倾斜仪(1)、平台(2)和加载体；

所述的平台(2)的上表面设置有基准面Ⅱ(21)，倾斜仪(1)放置在基准面Ⅱ(21)上，平台(2)的上表面还设置有挡块，用于倾斜仪(1)的滑动限位，避免倾斜仪(1)掉落；平台(2)的下表面设置有基准面Ⅲ(22)，平台(2)的下表面还设置有卡块，用于将平台(2)装卡在加载体的加载主体(3)上；加载主体(3)的上表面设置有与基准面Ⅲ(22)对应的基准面Ⅰ(20)，平台(2)通过卡块装卡在加载主体(3)上方后，基准面Ⅲ(22)与基准面Ⅰ(20)紧密贴合；

所述的加载体包括加载主体(3)、左加载组件和右加载组件；加载主体(3)为左右对称的三角形结构，左端伸出左加载端，右端伸出右加载端，中心设置有内锥孔(30)，内锥孔(30)内安装有锥套(19)，天平(4)的锥体伸入锥套(19)并通过垫片(17)和螺栓(18)拉紧固定，天平(4)的后端固定连接支杆(5)，支杆(5)通过键(6)定位后安装在校准架或风洞支撑系统上，支杆(5)上设置有基准面Ⅳ(23)；加载主体(3)上还开有用于减重的对称的异型孔；左加载端上安装有竖直向上的顶尖Ⅰ(13)，通过挂载在顶尖Ⅰ(13)上的左加载组件对天平(4)进行加载；右加载端上安装有竖直向上的顶尖Ⅱ(14)，通过挂载在顶尖Ⅱ(14)上的右加载组件对天平(4)进行加载；

所述的左加载组件包括吊环Ⅰ(10)、拉杆Ⅰ(12)和码盘Ⅰ(8)；吊环Ⅰ(10)的上部开有竖直的圆柱孔Ⅲ(45)，顶窝Ⅰ(15)的圆柱Ⅲ(47)与圆柱孔Ⅲ(45)通过柱面过盈配合固定，顶窝Ⅰ(15)扣在顶尖Ⅰ(13)的上方，吊环Ⅰ(10)的下部开有竖直的螺纹孔Ⅲ(37)；拉杆Ⅰ(12)为竖直的圆杆，拉杆Ⅰ(12)上端设置有螺杆Ⅲ(43)，拉杆Ⅰ(12)下端设置有螺杆Ⅰ(41)；码盘Ⅰ(8)的中心开有竖直的螺纹孔Ⅰ(35)；拉杆Ⅰ(12)上端通过螺杆Ⅲ(43)与螺纹孔Ⅲ(37)的螺纹配合固定安装在吊环Ⅰ(10)的下部，拉杆Ⅰ(12)下端通过螺杆Ⅰ(41)与螺纹孔Ⅰ(35)的螺纹配合固定安装码盘Ⅰ(8)；

所述的右加载组件包括吊环Ⅱ(11)、拉杆Ⅱ(7)和码盘Ⅱ(9)；吊环Ⅱ(11)的上部开有竖直的圆柱孔Ⅳ(46)，顶窝Ⅱ(16)的圆柱Ⅳ(48)与圆柱孔Ⅳ(46)通过柱面过盈配合固定，顶窝Ⅱ(16)扣在顶尖Ⅱ(14)的上方，吊环Ⅱ(11)的下部开有竖直的螺纹孔Ⅳ(38)；拉杆Ⅱ(7)为竖直的圆杆，拉杆Ⅱ(7)上端设置有螺杆Ⅳ(44)，拉杆Ⅱ(7)下端设置有螺杆Ⅱ(42)；码盘Ⅱ(9)的中心开有竖直的螺纹孔Ⅱ(36)；拉杆Ⅱ(7)上端通过螺杆Ⅳ(44)与螺纹孔Ⅳ(38)的螺纹配合固定安装在吊环Ⅱ(11)的下部，拉杆Ⅱ(7)下端通过螺杆Ⅱ(42)与螺纹孔Ⅱ(36)的螺纹配合固定安装码盘Ⅱ(9)；

所述的基准面Ⅰ(20)、基准面Ⅱ(21)、基准面Ⅲ(22)和基准面Ⅳ(23)均为水平的基准面；

所述的顶尖Ⅰ(13)的尖点、顶尖Ⅱ(14)的尖点、内锥孔(30)的锥轴线和天平(4)的轴线位于同一水平面上；内锥孔(30)的锥轴线、天平(4)的轴线和支杆(5)的轴线同轴；

加载装置中的各部件均进行称重，并在部件上标注重量；

所述的加载方法涉及的符号定义如下：

L1为顶尖Ⅰ或顶尖Ⅱ的轴线至天平校心的轴向距离；

L2为顶尖Ⅰ的轴线与顶尖Ⅱ的轴线之间的距离；

L3为天平端面至加载主体(3)前端面的轴向距离；

L4为顶尖Ⅰ或顶尖Ⅱ的轴线至天平端面的轴向距离；

L5为天平端面至天平校心的轴向距离；

所述的加载方法包括以下步骤：

a.进行升力、轴向力加载：

a1.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的滚转角度为0°；

a2.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的俯仰角度，读取安装在平台(2)上倾斜仪(1)的角度α1；

a3.在码盘Ⅰ(8)、码盘Ⅱ(9)上加载相同或不同载荷GⅠ、GⅡ；

a4.计算天平升力和轴向力的理论结果，升力为(GⅠ+GⅡ)×cos(α1)，轴向力为(GⅠ+GⅡ)×sin(α1)；

a5.通过包括载荷公式和弹性角公式在内的天平公式进行计算，并修正加载装置的影响量，得出天平升力和轴向力的测量结果；

a6.对比理论结果和测量结果，评估测量结果是否满足试验要求；

b.进行俯仰力矩加载：

b1.拆下螺栓(18)、垫片(17)；

b2.测量尺寸L3、L4；

b3.计算俯仰力矩的力臂L1，即L1＝L3+L5-L4；

b4.安装垫片17、螺栓18；

b5.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的滚转角度为0°；

b6.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的俯仰角度，保持安装在平台(2)上倾斜仪(1)的角度为0°；

b7.在码盘Ⅰ(8)、码盘Ⅱ(9)上加载相同或不同载荷GⅢ、GⅣ；

b8.计算天平俯仰力矩的理论结果，俯仰力矩为(GⅢ+GⅣ)×L1；

b9.通过包括载荷公式和弹性角公式在内的天平公式进行计算，并修正加载装置的影响量，得出俯仰力矩的测量结果；

b10.对比理论结果和测量结果，评估测量结果是否满足试验要求；

c.进行滚转力矩加载：

c1.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的滚转角度为0°；

c2.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的俯仰角度，保持安装在平台(2)上倾斜仪(1)的角度为0°；

c3.在码盘Ⅰ(8)、码盘Ⅱ(9)上加载不同载荷GⅤ、GⅥ；

c4.计算滚转力矩的理论结果，滚转力矩为(GⅤ-GⅥ)×(L2/2)；

c5.通过包括载荷公式和弹性角公式在内的天平公式进行计算，并修正加载装置的影响量，得出滚转力矩的测量结果；

c6.对比理论结果和测量结果，评估天平测量结果是否满足试验要求；

d.进行侧向力加载：

d1.拆除加载装置；

d2.通过校准架或风洞支撑系统调整，使基准面Ⅳ(23)旋转90°；

d3.安装加载装置，保持基准面Ⅰ(20)呈水平状态；

d4.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的滚转角度为0°；

d5.通过校准架或风洞支撑系统调整加载装置的俯仰角度，读取安装在平台(2)上倾斜仪(1)的角度α2；

d6.在码盘Ⅰ(8)、码盘Ⅱ(9)上加载相同或不同载荷GⅦ、GⅧ；

d7.计算侧向力的理论结果，侧向力为(GⅦ+GⅧ)×cos(α2)；

d8.通过包括载荷公式和弹性角公式在内的天平公式进行计算，并修正加载装置的影响量，得出天平侧向力的测量结果；

d9.对比理论结果和测量结果，评估测量结果是否满足试验要求；

e.进行偏航力矩加载：

e1.重复b5、b6；

e2.在码盘Ⅰ(8)、码盘Ⅱ(9)上加载相同或不同载荷GⅨ、GⅩ；

e3.计算偏航力矩的理论结果，偏航力矩为(GⅨ+GⅩ)×L1；

e4.通过包括载荷公式和弹性角公式在内的天平公式进行计算，并修正加载装置的影响量，得出天平偏航力矩的测量结果；

e5.对比理论结果和测量结果，评估天平测量结果是否满足试验要求，加载完成。