应用于低速风洞的高升阻比天平的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种应用于低速风洞的高升阻比天平，尤其涉及一种低速风洞六分量 测力天平，主要应用于大展弦比飞机的常规风洞试验。
【背景技术】
[0002] 在低速风洞的常规测力试验中，由于飞行器的展弦比都不大，测力天平的升阻比 一般都比较小。近年来，随着无人机技术的快速发展，高空长航时无人机在军事领域发挥了 很重要的作用。高空长航时无人机要想飞得高、速度快、航时长，其气动外形布局一般都采 用大展弦比机翼等非常规设计，使全机的升阻比达到了 30以上。为了适应大展弦比机翼飞 机气动布局研宄，目前，国外已经建立了包括常规测力试验技术、TPS试验技术等一系列大 展弦比飞机的测力试验技术。由于受到实验设备等原因的限制，我国大展弦比飞机实验技 术起步较晚，在高升阻比高精度测力天平设计方面还有很多不足。
[0003] 目前，FD-09风洞大展弦比无人机进行测力试验使用的仍然是传统的测力天平，传 统的测力天平难以满足高升阻比要求。
【发明内容】
[0004] 为了满足大展弦比无人机低速风洞测力试验的需要，我们研制了适用于低速风洞 测力试验的高升阻比天平，以提高低速风洞的试验能力。该天平放大了阻力信号，使用柔性 铰链减弱了其他分量对阻力的干扰，提高了阻力的测量精度。该天平还采用了八柱梁组合 测力元件，在增加侧向力测量元件应变的同时增加了滚转方向的刚度。这是FD-09风洞的 第一杆高升阻比天平，同时也是低速风洞测力天平在结构设计方面的创新。
[0005] 本发明克服现有技术的不足，发明了一种可应用于低速风洞测力试验的高升阻比 天平。该发明克服了常规测力天平阻力和侧向力测量精度不足的缺点，有效的提高了 FD-09 风洞在大展弦比无人机测力试验方面的试验能力。
[0006] 本发明的应用于低速风洞的高升阻比天平包括试验模型连接锥、组合测力元件、 天平基体、阻力测量元件、支撑片和支杆连接锥，所述天平基体为圆柱体，其两端分别通过 所述组合测力元件与所述模型连接锥和所述支杆连接锥相连，所述天平基体的横向对称轴 和纵向对称轴的交点为天平设计中心，所述天平基体被一条穿过所述天平设计中心的前后 贯通的斜槽分为上下两部分，所述天平基体的上下两部分通过关于所述天平设计中心对称 的前后左右四组支撑片连接为一个整体，在所述天平基体前后关于天平设计中心对称地分 别设置有凹槽，在两个所述凹槽中分别配置有一个阻力测量元件，所述阻力测量元件为n 形梁，每个所述n形梁的两端都分别通过柔性铰链与所述天平基体相连，并且两个所述n 形梁关于所述纵向对称轴以前上后下的方式反对称配置。
[0007] 优选所述组合测力元件为八柱梁结构，包括分别关于水平面对称布置的上、下测 量梁和上、下支撑梁和分别关于竖直面对称布置的左、右测量梁和左、右支撑梁，并且所述 支撑梁均配置于相应的所述测量梁的内侧，其中上、下所述测量梁和上、下所述支撑梁的截 面尺寸分别大于左、右所述测量梁和左、右所述支撑梁的截面尺寸，两组所述组合测力元件 关于所述天平的设计中心对称。
[0008] 优选每组所述支撑片分别包括四片支撑片，所述支撑片均为截面尺寸相同的矩形 梁。
[0009] 优选所述矩形梁的厚度为0. 3mm。
[0010] 优选所述模型连接锥和所述支杆连接锥关于所述天平的设计中心对称。
[0011] 优选所述应用于低速风洞的高升阻比天平为一体成型的天平。
[0012] 本发明与现有技术相比的有益效果是：
[0013] (1)本发明的设计载荷及其外围尺寸完全符合大展弦比无人机风洞试验的要求， 属于专用天平，该天平有效的提高了FD-09风洞的试验能力。
[0014] (2)本发明提高了阻力的测量精度和抗干扰能力。
[0015] (3)本发明提高了侧向力的输出信号和测量精度。
[0016] (4)本发明有效的提高了天平的抗扭转刚度。
【附图说明】
[0017] 图1为天平的正视图。
[0018] 图2为天平的后视图。
[0019] 图3为图2的A-A剖视图。
[0020] 图4为图2的B-B剖视图。
【具体实施方式】
[0021] 根据大展弦比无人机气动力的分配特性，天平的设计载荷中阻力（X)和侧向力 (Z)较小，升力（Y)、滚转力矩（Mx)和俯仰力矩（Mz)较大，依照传统的设计原则，天平的设 计载荷不匹配。为了解决上述问题，本发明利用反对称布置的n形阻力测量元件加柔性铰 链的结构方式来放大阻力输出信号，减小其他分量对阻力的干扰。利用八柱梁组合测力元 件取代传统的四柱梁组合测力元件，在增加扭转刚度的同时减小侧向的抗弯刚度，以此保 证天平侧向力有较大的输出信号和较小的扭转变形。
[0022] 以下结合附图详细介绍本发明。
[0023] 如图1、图2所示，本发明为整体结构，主要具有试验模型连接锥1、组合测力元件 2、天平基体3、阻力测量元件4、支撑片5和支杆连接锥6。天平基体3为圆柱体，其两端分 别通过组合测力元件2与模型连接锥1和支杆连接锥6。天平基体3的横向对称轴和纵向 对称轴的交点为天平设计中心，模型连接锥1和支杆连接锥6关于天平设计中心对称布置， 分别用来连接试验模型和试验设备的支杆。
[0024] 天平基体3被一条穿过天平设计中心的前后贯通的斜槽31分为上下两部分，天平 基体3的上下两部分通过关于天平设计中心对称的前后左右四组支撑片5连接为一个整 体，支撑片5还具有传递力和力矩的作用。四组支撑片5的每组都具有四片支撑片5。所有 支撑片5均为截面尺寸相同的矩形梁，梁的厚度只有0. 3m