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基于柱梁的片式应变天平研制技术

史玉杰 王玉花 田正波

史玉杰, 王玉花, 田正波. 基于柱梁的片式应变天平研制技术[J]. 实验流体力学, 2016, 30(6): 81-85. doi: 10.11729/syltlx20160082
引用本文: 史玉杰, 王玉花, 田正波. 基于柱梁的片式应变天平研制技术[J]. 实验流体力学, 2016, 30(6): 81-85. doi: 10.11729/syltlx20160082
Shi Yujie, Wang Yuhua, Tian Zhengbo. Technique for developing thin slab strain gauge balance based on rectangular beam[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2016, 30(6): 81-85. doi: 10.11729/syltlx20160082
Citation: Shi Yujie, Wang Yuhua, Tian Zhengbo. Technique for developing thin slab strain gauge balance based on rectangular beam[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2016, 30(6): 81-85. doi: 10.11729/syltlx20160082

基于柱梁的片式应变天平研制技术

doi: 10.11729/syltlx20160082
详细信息
    通讯作者:

    史玉杰(1979-), 男, 河南许昌人, 工程师。研究方向:风洞应变天平研制与应用。通信地址:四川省绵阳市中国空气动力研究与发展中心(621000)。E-mail:gigi4016@163.com

  • 中图分类号: TH715.1+12

Technique for developing thin slab strain gauge balance based on rectangular beam

  • 摘要: 在飞行器铰链力矩测力和部件测力风洞试验中,常采用片式应变天平测量。受模型结构限制,传统片式天平连接端刚度相对天平元件不足,测量精准度偏低。将片式天平元件分解为多个柱梁元件,通过多个柱梁元件组成一台新型结构的片式天平,可以有效提高片式天平的测量精准度。传统力学分析和有限元软件仿真分析结果均表明该方法具有可行性。基于该技术研制了验证天平,校准结果表明该技术具有很高的应用价值。目前该片式天平研制技术已在中国空气动力研究与发展中心高速所成功应用于多个试验项目。
  • 图  1  传统片式天平示意

    Figure  1.  Conventional thin slab strain gauge balance

    图  2  通过不同位置施加同一法向力时传统片式天平的应变差异

    Figure  2.  Strain difference of a conventional thin slab balance under the same normal force acting on different positions

    图  3  由柱梁组成的片式天平示意

    Figure  3.  Thin slab balance based on beams

    图  4  5种施力方式

    Figure  4.  Five loading ways

    图  5  2种结构应变差异对比

    Figure  5.  Contrast of strain between conventional structure balance and new structure balance

    图  6  新型副翼片式天平

    Figure  6.  New structure thin slab balance for aileron

    图  7  新型升降舵片式天平

    Figure  7.  New structure thin slab balance for elevator

    图  8  某飞机外翼部件测力Ma=1.05重复性

    Figure  8.  Repeatability of outer wing force test for an aircraft (Ma=1.05)

    表  1  5种不同孔组合的加载位置

    Table  1.   Five loading positions based different groups of holes

    加载位置
    对应孔
    的编号
    1, 2, 3, 4,
    5, 6, 7, 8
    1, 3, 5,
    6, 8
    1, 2, 3,
    6, 7
    3, 4, 5,
    7, 8
    2, 4, 7
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    表  2  2种结构天平通过不同位置施加同一法向力时的测量应变

    Table  2.   Strain measured of two structure balances under the same normal force on different positions

    加载位置
    测量应变
    (×10-6)
    传统结构1991.712006.821987.651789.531788.71
    新结构2420.462424.042420.132412.462412.54
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    表  3  2种结构天平通过不同位置施加同一弯矩时的测量应变

    Table  3.   Strain measured of two structure balances under the same moment on different positions

    加载位置
    测量应变
    (×10-6)
    传统结构9001.1290218994.718973.358972.65
    新结构9375.539375.879375.539375.809373.67
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    表  4  某型飞机升降舵新型片式天平校准结果

    Table  4.   Calibration results of the new type thin slab balance for an aircraft elevator

    测量分量YMxMj
    设计载荷/(N、N·m)5002515
    主项+Y向/(N·mV-1)95.61475.59142.0143
    系数-Y向/(N·mV-1)95.63735.57632.0146
    差异相对差异/%0.0240.270.015
    综合加载误差/(%FS)0.0570.100.14
    法向力模拟加载相对误差/%<0.3
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    表  5  某型飞机副翼新型片式天平校准结果

    Table  5.   Calibiation results of the new type thin slab balance for an aircraft aileron

    测量分量YMxMj
    设计载荷/(N、N·m)9103025
    主项+Y向/(N·mV-1)69.09553.61511.1941
    系数-Y向/(N·mV-1)69.05893.61431.1909
    差异相对差异/%0.0530.0220.27
    综合加载误差/(%FS)0.0150.30.09
    法向力模拟加载相对误差/%<0.5
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  • [1] 贺德馨.风洞天平[M].北京:国防工业出版社, 2001.
    [2] 舒海峰, 徐晓斌, 孙鹏.高超声速风洞多天平测力试验技术研究[J].实验流体力学, 2014, 28(4):49-53. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10752.shtml

    Shu H F, Xu X B, Sun P. Technique investigation on force test with multi-balance in hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2014, 28(4):49-53. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10752.shtml
    [3] 黄宗波, 王勋年, 章荣平.舵面铰链力矩及其缝隙效应研究[J].实验流体力学, 2007, 21(4):1-6. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract9579.shtml

    Huang Z B, Wang X N, Zhang R P. Investigation of gap effect on the rudder hinge moment characteristics[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2007, 21(4):1-6. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract9579.shtml
    [4] 王明, 但聃, 陈丽.飞机舱门类部件气动载荷风洞试验研究[J].实验流体力学, 2012, 26(4):18-21. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10511.shtml

    Wang M, Dan D, Chen L. Research on aerodynamic load of aircraft door components in wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2012, 26(4):18-21. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10511.shtml
    [5] 熊琳, 刘展, 陈河梧.舵面天平技术及其在高超声速风洞的应用研究[J].实验流体力学, 2007, 21(3):55-57. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract9569.shtml

    Xiong L, Liu Z, Chen H W. Hinge moment balance technique and application in hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2007, 21(3):55-57. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract9569.shtml
    [6] 李方吉, 高超, 李为群, 等.某复杂构型导弹高速风洞部件测力实验研究[J].实验流体力学, 2014, 28(5):65-70. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10775.shtml

    Li F J, Gao C, Li W Q, et al. The component characteristics test study of a missile model with complexity configuration in high speed wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2014, 28(5):65-70. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10775.shtml
    [7] 顾岩, 虞伟建.有限元分析法在风洞天平中的应用[J].流体力学实验与测量, 1999, (4):82-86. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LTLC199904016.htm

    Gu Y, Yu W J. The application of finite element analysis in wind-tunnel balance[J]. Experiments and Measurements in Fluid Mechanics, 1999, (4):82-86. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LTLC199904016.htm
    [8] 刘高计, 谌满荣, 于卫青, 等.风洞应变天平灵敏度设计方法研究[J].弹箭与制导学报, 2006, 2:94-97. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DJZD200602032.htm

    Liu G J, Chen M R, Yu W Q, et al. Design methods for wind tunnel strain gauge balance sensitivity[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2006, 2:94-97. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DJZD200602032.htm
    [9] 王惠伦, 解亚军, 姜亚军, 等.一种提高风洞天平灵敏度的测量方法[J].实验流体力学, 2015, 29(1):83-86. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10813.shtml

    Wang H L, Xie Y J, Jiang Y J, et al. A new method for improving the measurement sensitivity of wind tunnel balance[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2015, 29(1):83-86. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10813.shtml
    [10] 张丹, 胡胜海, 王洪光.铰矩天平固定方式及预紧力矩对其测量影响的研究[J].宇航计测技术, 2013, 33(6):46-49. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YHJJ201306012.htm

    Zhang D, Hu S H, Wang H G. Research on influence of fixed model and pretightening moment on the hinge moment balance measures[J]. Journal of Astronautic Metrology and Measurement, 2013, 33(6):46-49. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YHJJ201306012.htm
    [11] 王惠伦, 解亚军.风洞天平装配应力分析[J].航空工程进展, 2014, 5(3):364-368. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKGC201403017.htm

    Wang H L, Xie Y J. Analysis of assembly stress of wind tunnel balance[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering, 2014, 5(3):364-368. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKGC201403017.htm
    [12] Ramesh R, Ramaswamy M A, Vasudevan B. Thin flat internal strain gauge balances for testing slab delta wing models at hypersonic speeds[J]. Instrumentation in Aerospace Simulation Facilities, 1995. https://www.researchgate.net/publication/3655448_Thin_flat_internal_strain_gauge_balances_for_testing_slab_delta_wing_models_at_hypersonic_speeds
    [13] 刘喜贺, 王天昊, 邱俊文, 等.四分量片式铰链力矩天平技术及风洞实验应用研究[J].实验流体力学, 2011, 25(2):88-91. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10684.shtml

    Liu X H, Wang T H, Qiu J W, et al. Hinge moment balance technique with axial force measurement and its application in wind tunnel test[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2011, 25(2):88-91. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10684.shtml
    [14] 潘华烨, 张青川, 王树民.新型四分量片式铰链力矩天平研制与应用[J].弹箭与制导学报, 2015, 35(2):129-133. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DJZD201502033.htm

    Pan H Y, Zhang Q C, Wang S M. Development and application of a novel four components plate type hinge moment balance[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2015, 35(2):129-133. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DJZD201502033.htm
    [15] 贾巍, 刘维亮.某型无人机片式铰链力矩天平研制[J].气动研究与发展, 2011, 21(4):44-47.

    Jia W, Liu W L. Development of flaky hinge moment balances of an unmanned aerial vehicle[J]. Aerodynamics Research and Development, 2011, 21(4):44-47.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-21
  • 修回日期:  2016-10-09
  • 刊出日期:  2016-12-25

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    2021年8月13日