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单固支带阻力元片式铰链力矩天平研制

王树民 潘华烨 王超 马涛

王树民, 潘华烨, 王超, 等. 单固支带阻力元片式铰链力矩天平研制[J]. 实验流体力学, 2016, 30(6): 86-90. doi: 10.11729/syltlx20160003
引用本文: 王树民, 潘华烨, 王超, 等. 单固支带阻力元片式铰链力矩天平研制[J]. 实验流体力学, 2016, 30(6): 86-90. doi: 10.11729/syltlx20160003
Wang Shumin, Pan Huaye, Wang Chao, et al. Development of a single-fixed sheet hinge moment balance with axial force measurement[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2016, 30(6): 86-90. doi: 10.11729/syltlx20160003
Citation: Wang Shumin, Pan Huaye, Wang Chao, et al. Development of a single-fixed sheet hinge moment balance with axial force measurement[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2016, 30(6): 86-90. doi: 10.11729/syltlx20160003

单固支带阻力元片式铰链力矩天平研制

doi: 10.11729/syltlx20160003
详细信息
    通讯作者:

    王树民(1968-), 女, 山东平原人, 高级实验师。研究方向:风洞应变天平研制与应用。通信地址; 四川绵阳北川县永安镇101信箱206室。E-mail:460385002@qq.com

  • 中图分类号:  V211.752;TH715.1+12

Development of a single-fixed sheet hinge moment balance with axial force measurement

  • 摘要: 受大展弦比试验模型和天平结构条件限制,在高速风洞中采用传统结构的片式铰链力矩天平难以实现对操纵舵气动力的精确测量,其主要原因是传统片式铰链力矩天平无阻力测量单元,无法测量阻力,使得阻力对铰链力矩测量的干扰无法修正,同时传统结构的片式铰链力矩天平在试验中受机翼变形影响较大,影响试验数据精准度。针对这一问题,在中国空气动力研究与发展中心高速所开展了单固支带阻力元片式铰链力矩天平结构设计研究,并成功应用于某飞机模型舵面铰链力矩测力试验。校准数据以及试验结果表明,该天平能够有效测量阻力,基本消除了机翼变形对测量的影响,同时还可以减小附加力矩,增加天平载荷匹配性,有效提高试验数据质量。
  • 图  1  大展弦比模型示意图

    Figure  1.  Large aspect ratio model

    图  2  单固支铰链力矩天平

    Figure  2.  Single-fixed hinge moment balance

    图  3  单固支铰链力矩天平安装示意图

    Figure  3.  Installation sketch of the single-fixed hinge moment balance

    图  4  传统片式天平安装示意图

    Figure  4.  Installation sketch of the normal sheet hinge moment balance

    图  5  机翼变形示意图

    Figure  5.  Sketch of the wing flexibility

    图  6  单固支天平受机翼变形影响应变分析图

    Figure  6.  Strain analysis of the single-fixed hinge moment balance under wing flexibility influence

    图  7  传统片式天平受机翼变形影响应变分析图

    Figure  7.  Strain analysis of the typical three-components hinge moment balance under wing flexibility influence

    图  8  应变计粘贴接线图

    Figure  8.  Schematic drawing of strain gauge connection

    图  9  试验中天平与模型安装示意图

    Figure  9.  Sketch of the balance and model installation in test

    图  10  天平重复性试验结果

    Figure  10.  Repeatability results of balance test

    图  11  铰链力矩特性

    Figure  11.  Hinge moment characteristics

    表  1  外置电桥修正对天平加载测值结果影响

    Table  1.   Influence of the balance calibration results by external bridge amend

    右外副翼20°天平加载误差
    未修正修正后
    +Y侧向力Y14%1%
    方向铰链力矩Mj48%0.2%
    20kg滚转力矩Mx54%5%
    -Y侧向力Y13%1.5%
    方向铰链力矩Mj51%2%
    20kg滚转力矩Mx44%5%
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    表  2  天平设计载荷参数和静校结果

    Table  2.   Design parameters and static calibration results of the balance

    项目     单元法向力
    Y
    铰链力矩
    Mj
    滚转力矩
    Mx
    轴向力
    X
    设计载荷/(N, N·m)5601914240
    平均应变/(10-6)182377106110
    实际最大输出/mV8.8317.845.082.20
    综合校准精度/%0.030.030.030.03
    综合校准准度/%0.250.140.280.2
    机翼上加载误差/%0.30.180.32---
    机翼变形对测量的影响/%0.1200.030
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-25
  • 修回日期:  2016-07-21
  • 刊出日期:  2016-12-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日