风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂及其应用的制作方法
【专利摘要】风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂及其应用，天平体轴校准中，天平固定端与天平基座连接，天平模型端与加载梁相连，对加载梁施加力来标定天平。天平受到力作用时会发生变形，从而导致加载梁位置发生改变，这时就需要将天平调整到初始位置，以保证天平受到的力不会因为加载梁位置的改变而发生变化。本发明包括加载梁（2），激光反射板（4）、测量臂本体（3），所述的测量臂本体包括激光测距仪（5），所述的加载梁（2）与天平（1）连接，所述的测量臂本体根部与所述的加载梁的梁臂根部连接，激光反射板与所述的测量臂本体末端连接，激光反射板（4）板面竖直向下安装，激光测距仪（5）安装于固定基座上，发射激光至激光反射板（4）上。本发明用于风洞天平体轴校准中激光测距复位。
【专利说明】风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种航天领域中飞行器模型在风洞试验中的抗变形测量臂，及其在风洞天平体轴校准中的应用。
【背景技术】
[0002]风洞应变天平主要用于飞行器模型在风洞试验中的测力，天平精准度要求较高，准度不低于0.4% (滚转力矩分量不低于0.5%)，先进指标不低于0.1% (滚转力矩分量不低于0.2%)，这就对天平的校准提出了较高的要求。
[0003]天平体轴校准中，天平固定端与天平基座连接，天平模型端与加载梁相连，按照一定要求对加载梁施加力，来标定天平。天平受到力作用时会发生变形，从而导致加载梁位置发生改变，这时就需要将天平调整到初始位置，以保证天平受到的力不会因为加载梁位置的改变而发生变化。
[0004]在载荷较小时，加载梁的变形可以忽略不计，一般将六个激光测距点直接置于加载梁表面，即可准确复位天平。
[0005]为了配合增压风洞较大的气动力需求，建造了增压风洞多功能大载荷天平静校台，并设计了一批大载荷天平，此时加载梁的半臂达到了 3米，虽然加载梁刚强度足够大，但不可避免的会产生一定变形，如果直接将激光测距点置于加载梁表面，激光测距仪所测得变形量为天平和加载梁变形的叠加，而非单独天平变形。因此造成复位不够准确，进而影响加载精准度，造成天平校准精准度下降。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种抗变形测量臂，及其在风洞天平体轴校准中的应用。
[0007]本发明主要通过下述技术方案得以实现:
在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，包括加载梁，激光反射板、测量臂本体和天平，所述的测量臂本体包括激光测距仪，所述的加载梁与天平连接，所述的测量臂本体根部与所述的加载梁的梁臂根部连接，激光反射板与所述的测量臂本体末端连接，所述的激光测距仪安装在固定基础上，激光发射器发射的激光垂直于激光反射板。
[0008]所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，所述的激光反射板与所述的加载梁的梁臂变形较大的方向垂直。
[0009]所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，所述的加载梁由主梁、梁臂组合形成十字梁，所述的主梁通过天平安装座、天平联接套与天平模型端连接，所述的测量臂本体与梁臂根部以螺钉连接，并与梁臂平行，但不接触；所述的激光反射板安装在梁臂变形较大的方向。
[0010]一种上述的抗变形测量臂在在风洞天平体轴校准中的应用，所述的测量臂本体与加载梁梁臂根部连接后延伸出来，加载梁的梁臂受力变形时，忽略梁臂根部自身变形，变形是由天平变形引起的位移，此时抗变形测量臂处于自由状态，不受加载梁变形影响，通过测量臂末端的激光反射板，实现对天平变形的准确测量及对天平的精确复位。
[0011]有益效果:
本发明主要采用加载梁中心位置引出复位测量点的创新方法，即抗变形测量臂，用于激光测距复位。
[0012]随着飞机设计对风洞试验数据精准度的要求不断提高，风洞试验朝着精细化的方向发展。作为风洞试验中力/力矩测量装置，风洞应变天平的性能直接影响试验数据的准确性。本发明提供了有效解决路径，在风洞天平体轴校准领域的应用前景广阔。
[0013]本发明的结构能够消除由加载梁变形对于天平校准的影响，提高风洞应变天平体轴校准的精准度，从而提高风洞试验数据精准度。
[0014]本发明从加载梁中心位置引出复位测量点，规避加载梁的梁臂受到较大力时产生的变形，有效提高了天平体轴校准的复位准度，从而提高天平体轴校准的精准度。本发明已经成功通过增压风洞多功能大载荷天平静校台的加载梁的检验上，并取得良好的效果，成功校准了多台应用于增压风洞的大载荷天平。
[0015]【专利附图】
【附图说明】:
图1为抗变形测量臂与加载梁的安装关系示意图。
[0016]其中，I是杆式风洞应变天平，2是加载梁的梁臂，3是抗变形测量臂本体，4是激光反射板，5是激光测距仪。
[0017]【具体实施方式】:
实施例1:
一种在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，包括加载梁2，激光反射板4、测量臂本体3，所述的测量臂本体包括激光测距仪5，所述的加载梁2与天平I连接，所述的测量臂本体根部与所述的加载梁的梁臂根部连接，测量臂3的主体与加载梁2的梁臂不接触，处于悬臂梁状态，激光反射板与所述的测量臂本体末端连接，激光反射板4板面竖直向下安装，激光测距仪5安装于固定基座上，发射激光至激光反射板4上。
[0018]实施例2:
实施例1所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，所述的激光反射板与所述的加载梁的梁臂变形较大的方向垂直。图1中加载梁2的梁臂主要变形方向为向下。
[0019]实施例3:
实施例1或2所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，所述的加载梁由主梁、梁臂组合形成十字梁，所述的主梁通过天平安装座、天平联接套与天平模型端连接。
[0020]实施例4:
实施例1或2所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，其特征是:所述的测量臂本体与梁臂根部以螺钉连接，并与梁臂平行，但不接触；所述的激光反射板安装在梁臂变形的主方向，如附图1所例示。
[0021]实施例5:
一种上述的实施例1或2或3或4抗变形测量臂在在风洞天平体轴校准中的应用，所述的测量臂本体与加载梁梁臂根部连接后延伸出来，加载梁的梁臂受力变形时，忽略梁臂根部自身变形，变形是由天平变形引起的位移，此时抗变形测量臂处于自由状态，不受加载梁变形影响，通过测量臂末端的激光反射板，实现对天平变形的准确测量及对天平的精确复位。
[0022]实施例6:
抗变形测量臂主要由加载梁2、测量臂本体3、激光反射板4、激光测距仪组成5，加载梁2与天平I连接，测量臂3根部与加载梁2的梁臂根部连接，测量臂3的主体与加载梁2的梁臂不接触，处于悬臂梁状态，激光反射板4安装于测量臂3末端，图中加载梁2的梁臂主要变形方向为向下，激光反射板4板面竖直向下安装，激光测距仪5安装于固定基座上，发射激光至激光反射板4上。
[0023]当加载梁2梁臂右端受到向下载荷时，天平1、加载梁2同时变形，而测量臂3连接于加载梁2的梁臂根部，此处变形与天平I变形基本一致，那么测量臂3的位移，即反映出天平I的变形，通过激光测距仪5即可测出测量臂3的位移，再通过10吨大载荷静校台的台体复位装置，将测量臂3复位到初始位置，即可将天平复位到受力前的位置，保证了天平I受力的准确性。如果将激光反射板4直接置于加载梁2的梁臂上，会导致天平I复位过度，致使天平I受力不准确，降低天平准度，测量臂3很好的解决这一问题。测量臂3与加载梁2的梁臂根部连接，梁臂根部处变形与天平I变形基本相同，可以认定测量臂3的位移直接反映出天平I的变形，由测量臂3末端的激光反射板4与激光测距仪5，可以测出测量臂3的位移，通过10吨大载荷静校台的复位装置，将测量臂3复位到初始位置，即可将天平I复位到初始位置，提高了天平校准的精准度。
[0024]实施例1:
抗变形测量臂主要由加载梁、测量臂、激光反射板、激光测距仪组成，加载梁由主梁、梁臂组合形成十字梁，主梁通过天平安装座、天平联接套与天平模型端连接，而测量臂与梁臂根部以螺钉连接，并与梁臂平行，但不接触，激光反射板安装于梁臂末端，与所需测量方向垂直，一般为梁臂变形较大的方向，激光测距仪安装于固定基座上，发射激光垂直于激光反射板。
[0025]本发明抗变形测量臂，与加载梁梁臂根部连接，并延伸出来，且不与加载梁的梁臂接触，加载梁的梁臂受力变形时，梁臂根部自身变形基本可以忽略，主要是由天平变形引起的位移，此时抗变形测量臂处于自由状态，不受加载梁变形影响，通过测量臂末端的激光反射板，可以实现对天平变形的准确测量及对天平的精确复位。
【权利要求】
1.一种在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，包括加载梁，激光反射板、测量臂本体，其特征是:所述的测量臂本体包括激光测距仪，所述的加载梁与天平连接，所述的测量臂本体根部与所述的加载梁的梁臂根部连接，激光反射板与所述的测量臂本体末端连接，所述的激光测距仪安装在固定基础上，激光发射器发射的激光垂直于激光反射板。
2.根据权利要求1所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，其特征是:所述的激光反射板与所述的加载梁的梁臂变形较大的方向垂直。
3.根据权利要求1或2所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，其特征是:所述的加载梁由主梁、梁臂组合形成十字梁，所述的主梁通过天平安装座、天平联接套与天平模型端连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的在风洞天平体轴校准中使用的抗变形测量臂，其特征是:所述的测量臂本体与梁臂根部以螺钉连接，并与梁臂平行，但不接触；所述的激光反射板安装在梁臂变形的主方向。
5.—种权利要求1或2或3或4所述的抗变形测量臂在在风洞天平体轴校准中的应用，其特征是:所述的测量臂本体与加载梁梁臂根部连接后延伸出来，加载梁的梁臂受力变形时，忽略梁臂根部自身变形，变形是由天平变形引起的位移，此时抗变形测量臂处于自由状态，不受加载梁变形影响，通过测量臂末端的激光反射板，实现对天平变形的准确测量及对天平的精确复位。
【文档编号】G01M9/06GK103630326SQ201310679709
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月15日 优先权日:2013年12月15日
【发明者】李福东, 陶爱华, 那鑫晨, 陈景伟, 梁桂范 申请人:中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所