技术摘要：
本发明公开了一种喷流天平。该喷流天平为钢件组合结构，含有元件、支杆、键Ⅰ、楔子Ⅰ、楔子Ⅱ和键Ⅱ；元件、支杆顺序连接，构成喷流天平；元件由依次连接的自由端Ⅰ、过渡段Ⅰ、第一测量段、过渡段Ⅱ、第二测量段、过渡段Ⅲ、第三测量段、过渡段Ⅳ、过渡段Ⅴ和固定端 全部
背景技术：
随着风洞试验技术的不断发展，对喷流天平提出了新的、更高的要求。对于短粗的 特种飞行器喷流模型，为了保障模型的正确安装和喷流状态，保证模型底部压力的准确测 量，常规天平已经不能满足要求，必须设计一种喷流天平，既要保证飞行器模型的可靠安装 和飞行器模型的喷流状态，又要保证所承受的空气动力载荷的精确测量和模型底部压力的 准确测量。
技术实现要素：
为了确保飞行器喷流模型的可靠安装，在保证喷流状态的条件下，准确测量作用 在飞行器模型上的空气动力载荷和模型底部压力，本发明提供了一种喷流天平。 本发明的喷流天平为钢件组合结构，含有元件、支杆、键Ⅰ、楔子Ⅰ、楔子Ⅱ和键Ⅱ； 元件、支杆顺序连接，构成喷流天平；元件由依次连接的自由端Ⅰ、过渡段Ⅰ、第一测量段、过 渡段Ⅱ、第二测量段、过渡段Ⅲ、第三测量段、过渡段Ⅳ、过渡段Ⅴ和固定端Ⅰ组成；支杆由依 次连接的自由端Ⅱ、中段和固定端Ⅱ组成；第一测量段、第三测量段组合构成法向力Y分量、 俯仰力矩Mz分量、侧向力Z分量、偏航力矩My分量和滚转力矩Mx分量的测量装置；第二测量 段为轴向力X分量的测量装置；在第一测量段、第二测量段、第三测量段上分别设置有用于 转换为电压信号的电阻应变计；自由端Ⅰ通过外锥结构与飞行器模型或校准装置固定连接； 固定端Ⅰ通过外锥结构与自由端Ⅱ固定连接；固定端Ⅱ通过外锥结构与风洞支撑系统或校 准架固定连接。这样就实现了飞行器模型或校准装置、喷流天平、风洞支撑系统或校准架的 可靠连接，在保证模型的可靠安装和飞行器模型喷流状态的同时，保证了在高速风洞喷流 试验中飞行器模型所承受的空气动力载荷的精确测量和模型底部压力的准确测量。 元件为不等直径结构，第一测量段的直径小于第二测量段的直径，第三测量段的 直径小于第二测量段的直径。 元件长度为常规天平元件长度的50％～80％。 X分量测量梁Ⅰ和X分量测量梁Ⅱ相通，X分量测量梁Ⅲ和X分量测量梁Ⅳ相通。 在元件的第一测量段、第三测量段上分别设置有16柱测量梁。 在元件的固定端Ⅰ上设置有下沉锥面Ⅰ，在支杆的固定端Ⅱ上设置有下沉锥面Ⅱ。 在元件的过渡段Ⅳ上设置有导线及测压管安置槽Ⅰ、导线及测压管安置孔Ⅰ、导线 及测压管安置槽Ⅱ、导线及测压管安置孔Ⅱ、测压管安置槽Ⅰ、测压管安置孔Ⅰ、测压管安置 槽Ⅱ和测压管安置孔Ⅱ；在元件的过渡段Ⅳ、过渡段Ⅴ和固定端Ⅰ上设置有导线及测压管安 置孔Ⅲ；在支杆的中段和固定端Ⅱ上设置有导线及测压管安置孔Ⅳ。 3 CN 111579205 A 说 明 书 2/6 页 在元件的过渡段Ⅳ上设置有喷流装置安置位置Ⅰ，在支杆的自由端Ⅱ上设置有喷 流装置安置位置Ⅱ。 在元件的固定端Ⅰ上设置有正楔孔Ⅱ、反楔孔Ⅱ、正楔孔Ⅲ和反楔孔Ⅲ；在支杆的 自由端Ⅱ上设置有正楔孔Ⅳ、反楔孔Ⅳ、正楔孔Ⅴ和反楔孔Ⅴ；在支杆的固定端Ⅱ上设置有 正楔孔Ⅰ和反楔孔Ⅰ。 本发明的喷流天平的特点是： 1 .元件测量部分为不等直径结构。相对常规天平，本发明的喷流天平设计载荷具 有特殊性，轴向力X分量的载荷相对较大，而其他分量的载荷相对较小。利用飞行器模型的 短粗结构空间，元件测量部分的第一测量段、第三测量段为同一直径，第二测量段直径为另 一直径。既保证了天平各分量的灵敏度，又保证天平元件的强度和刚度。 2.元件长度短。为了保护测量装置、保障测量不确定度，通常把元件的测量段安置 在飞行器模型的内腔，尽量靠近压心位置。因此针对这类有限的模型空间，必须尽可能缩短 模型内腔的天平长度。为了达到要求，在保证天平与模型可靠连接的前提下，缩短自由端Ⅰ 的锥长；在保证干扰量在允许范围内的前提下，减小过渡段Ⅰ、过渡段Ⅱ、过渡段Ⅲ、过渡段 Ⅳ、过渡段Ⅴ的长度；在保证天平灵敏度、刚度、强度的前提下，压缩第一测量段、第二测量 段、第三测量段的长度。 3.相通X分量测量梁的设置。在元件的第二测量段上设置电阻应变计的位置，X分 量测量梁Ⅰ与X分量测量梁Ⅱ相通，X分量测量梁Ⅲ与X分量测量梁Ⅳ相通，这样的结构增大 了操作空间，更能保证应变计粘贴、组桥焊线的质量。 4.多柱测量梁的设置。在元件的第一测量段和第三测量段上分别设置有前缝Ⅰ、前 缝Ⅱ、前缝Ⅲ、前缝Ⅳ、前缝Ⅴ、前缝Ⅵ和后缝Ⅰ、后缝Ⅱ、后缝Ⅲ、后缝Ⅳ、后缝Ⅴ、后缝Ⅵ，将 三柱梁分割成十六柱梁，在前测量梁Ⅰ、前测量梁Ⅱ、前测量梁Ⅲ、前测量梁Ⅳ、前测量梁Ⅴ、 前测量梁Ⅵ、前测量梁Ⅶ、前测量梁Ⅷ、后测量梁Ⅰ、后测量梁Ⅱ、后测量梁Ⅲ、后测量梁Ⅳ、 后测量梁Ⅴ、后测量梁Ⅵ、后测量梁Ⅶ、后测量梁Ⅷ上粘贴应变计。这样的结构可以在保证 法向力Y分量、侧向力Z分量有合适灵敏度的前提下，提高俯仰力矩Mz分量、偏航力矩My分 量、滚转力矩Mx分量的灵敏度。同时通过对前、后的上、下八柱梁(即前测量梁Ⅰ、前测量梁 Ⅱ、前测量梁Ⅲ、前测量梁Ⅳ、后测量梁Ⅰ、后测量梁Ⅱ、后测量梁Ⅲ、后测量梁Ⅳ)进行横向 外侧切削，进一步提高俯仰力矩Mz分量、偏航力矩My分量的灵敏度。 5.下沉锥面的设置。依据《风洞应变天平设计开发规范》，元件与支杆、支杆与风洞 支撑系统或校准架的配合锥面用标准量规检验，其接触面积不少于全面积的80％。固定端Ⅰ 和固定端Ⅱ的外锥面积相对较大，达到配合要求难度大。在满足连接要求的前提下，在固定 端Ⅰ上设置下沉锥面Ⅰ，在固定端Ⅱ设置下沉锥面Ⅱ，很好地保证了元件的固定端Ⅰ与支杆的 自由端Ⅱ、支杆的固定端Ⅱ与风洞支撑系统或校准架的配合要求。 6.测压管安置槽、安置孔的设置。针对这类短粗的特种飞行器喷流模型，为了准确 测量模型尾部的压力，同时保证天平引出线的正常安置，在元件的过渡段Ⅳ上设置有导线 及测压管安置槽Ⅰ、导线及测压管安置孔Ⅰ、导线及测压管安置槽Ⅱ、导线及测压管安置孔 Ⅱ、测压管安置槽Ⅰ、测压管安置孔Ⅰ、测压管安置槽Ⅱ、测压管安置孔Ⅱ，在元件的过渡段 Ⅳ、过渡段Ⅴ及固定端Ⅰ上设置有导线及测压管安置孔Ⅲ，在支杆的中段、固定端Ⅱ上设置 有导线及测压管安置孔Ⅳ。 4 CN 111579205 A 说 明 书 3/6 页 7.喷流装置安置位置的设置。在元件的过渡段Ⅳ上设置有喷流装置安置位置Ⅰ，在 支杆的自由端Ⅱ上设置有喷流装置安置位置Ⅱ，用于准确安装模型的喷流装置，保障飞行 器模型的喷流状态。 8.正楔孔、反楔孔的设置。在元件的固定端Ⅰ上设置有正楔孔Ⅱ、反楔孔Ⅱ、正楔孔 Ⅲ、反楔孔Ⅲ，在支杆的自由端Ⅱ上设置有正楔孔Ⅳ、反楔孔Ⅳ、正楔孔Ⅴ、反楔孔Ⅴ，在支 杆的固定端Ⅱ上设置有正楔孔Ⅰ、反楔孔Ⅰ，利用正楔孔、反楔孔，可以在较小冲击的情况下， 轻松实现元件的固定端Ⅰ与支杆的自由端Ⅱ、支杆的固定端Ⅱ与FL-26风洞支撑系统的固定 安装与拆卸。 本发明的喷流天平，元件测量部分采用了不等直径、16柱测量梁的结构，同时缩短 天平元件的长度，在保证法向力Y分量、轴向力X分量、侧向力Z分量有合适灵敏度的前提下， 提高了俯仰力矩Mz分量、偏航力矩My分量、滚转力矩Mx分量的灵敏度，提高了天平的整体强 度和刚度，确保了天平测量装置的安全性，在确保喷流模型喷流状态的同时，保证了模型底 部压力的准确测量，实现了在高速风洞喷流试验中飞行器模型承受的气动载荷的精确测 量。 附图说明 图1是本发明的喷流天平的装配图； 图2是本发明的元件的主视图； 图3是本发明的元件的俯视图； 图4是图2的A-A剖视图； 图5是图2的B-B剖视图； 图6是图2的C-C剖视图； 图7是图2的D-D剖视图； 图8是图2的E-E剖视图； 图9是图2的K向视图； 图10是图9的F-F剖视图； 图11是本发明的支杆的主视图； 图12是本发明的支杆的俯视图； 图13是图11的K向视图； 图14是图11的A-A剖视图； 图15是图11的B-B剖视图。 图中，1.自由端Ⅰ 2.固定端Ⅰ 3.键Ⅰ 4.楔子Ⅰ 5.楔子Ⅱ 6.自由端Ⅱ 7.中段 8. 固定端Ⅱ 9.下沉锥面Ⅱ 10.键Ⅱ 11.正楔孔Ⅰ 12.反楔孔Ⅰ 13.过渡段Ⅰ 14.第一测量段 15.过渡段Ⅱ 16.第二测量段 17.过渡段Ⅲ 18.第三测量段 19.过渡段Ⅳ 20.导线及测压 管安置槽Ⅰ 21.导线及测压管安置孔Ⅰ 22.喷流装置安置位置Ⅰ 23.过渡段Ⅴ 24.下沉锥面 Ⅰ 25.正楔孔Ⅱ 26.反楔孔Ⅱ 27.正楔孔Ⅲ 28.反楔孔Ⅲ 29.螺纹孔Ⅰ 30.X分量测量梁Ⅰ 31.X分量测量梁Ⅱ 32.导线及测压管安置槽Ⅱ 33.导线及测压管安置孔Ⅱ 34.测压管安 置孔Ⅱ 35.导线及测压管安置孔Ⅲ 36.X分量测量梁Ⅲ 37.X分量测量梁Ⅳ 38.前缝Ⅰ 39. 前测量梁Ⅱ 40.前缝Ⅱ 41.前缝Ⅲ 42.前测量梁Ⅴ 43.前缝Ⅳ 44.前测量梁Ⅵ 45.前缝 5 CN 111579205 A 说 明 书 4/6 页 Ⅴ 46.前缝Ⅵ 47.前测量梁Ⅲ 48.前测量梁Ⅳ 49.前测量梁Ⅶ 50.前测量梁Ⅷ 51.前测 量梁Ⅰ 52.后缝Ⅰ 53.后测量梁Ⅱ 54.后缝Ⅱ 55.后缝Ⅲ 56.后测量梁Ⅴ 57.后缝Ⅳ 58. 后测量梁Ⅵ 59.后缝Ⅴ 60.后缝Ⅵ 61.后测量梁Ⅲ 62.后测量梁Ⅳ 63.后测量梁Ⅶ 64. 后测量梁Ⅷ 65.后测量梁Ⅰ 66.测压管安置槽Ⅰ 67.测压管安置孔Ⅰ 68.键槽Ⅰ 69.测压管 安置槽Ⅱ 70.反楔孔Ⅴ 71.正楔孔Ⅴ 72.反楔孔Ⅳ 73.正楔孔Ⅳ 74.键槽Ⅱ 75.键槽Ⅲ 76.螺纹 77.导线及测压管安置孔Ⅳ 78.喷流装置安置位置Ⅱ 79.螺纹孔Ⅱ。
