本发明涉及一种风洞气动力试验技术领域，特别是一种超声速风洞外挂件试验装置。
背景技术：
在超声速风洞中开展某类型风洞外挂件的测力试验时，采用传统试验系统，由于测力系统与试验模型本体的变形不一致，导致测量外挂件与模型本体触碰，影响测量结果；测量外挂件与测量传感器一体化结构设计，只具有测量分量测量能力，限制测量精准度提高；试验时测量外挂件与固定外挂件姿态角的变化组合较多；传统试验系统中角度变换定位安装不准确。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种超声速风洞外挂件试验装置，解决了由于试验模型本体与外挂件测力系统变形不一致，测量外挂件与模型本体触碰，影响测量准确性，以及测量外挂件传感器测量精准度较低的问题。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
超声速风洞外挂件试验装置，包括模型本体和试验支杆；其中，模型本体为中空柱形结构；试验支杆为杆状结构；试验支杆沿轴向固定安装在模型本体的轴向一端；模型本体包括角度测量结构和外挂件专用测力结构；其中，角度测量结构固定安装在模型本体的顶端内部；外挂件专用测力结构沿轴向固定安装在模型本体的下部。
在上述的超声速风洞外挂件试验装置，所述的外挂件专用测力结构包括6分量测力传感器和专用测力传感器支撑；6分量测力传感器和专用测力传感器支撑沿轴向固定连接；其中，专用测力传感器支撑设置在靠近角度测量结构位置；6分量测力传感器远离角度测量结构位置。
在上述的超声速风洞外挂件试验装置，所述的外挂件专用测力结构还包括卡槽结构；卡槽结构沿轴向固定安装在6分量测力传感器的底端。
在上述的超声速风洞外挂件试验装置，所述卡槽结构为柱状结构，卡槽结构的侧壁沿周向设置有卡槽。
在上述的超声速风洞外挂件试验装置，所述角度测量结构包括角度传感器和角度传感器支撑；其中，角度传感器支撑为柱状结构；角度传感器支撑固定安装在模型本体内部；角度传感器固定安装在角度传感器支撑的顶端。
在上述的超声速风洞外挂件试验装置，所述试验支杆包括角度锁套、测量外挂件、角度锁片和固定外挂件；其中，测量外挂件和固定外挂件对称设置在试验支杆的顶端，且位于试验支杆与模型本体的连接处；角度锁片固定设置在固定外挂件的内壁；角度锁套固定安装在测量外挂件的内壁。
在上述的超声速风洞外挂件试验装置，角度锁套为圆柱结构；角度锁套垂直伸入模型本体的内部，且测量外挂件的内壁与模型本体的外壁接触；固定外挂件的内壁与模型本体的外壁接触；角度锁片伸入模型本体的内部。
在上述的超声速风洞外挂件试验装置，同时沿轴向旋转模型本体和卡槽结构；当角度锁套对准卡槽结构侧壁上的卡槽时，将当角度锁套深入卡槽；同时旋拧角度锁片，将角度锁片卡入模型本体内壁的凹槽内，实现锁死。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明模型本体通过支杆与风洞攻角支撑机构连接，测量外挂件测力系统倒装在模型本体内部，避免模型本体与外挂件测力系统由于变形不一致所产生的触碰干扰，在模型内部设置角度传感器测量系统，准确测量模型本体的实际试验攻角值；
(2)本发明外挂件专用6分量测量传感器，解决了以往类似试验采用的2分量传感器测量元少、测量精准度差的问题，提高测量外挂件测力试验测量精准度；
(3)本发明外挂件姿态角更换及锁紧系统，结合测量外挂件结构特点，用角度锁套实现测量外挂件的试验姿态角变换，同时在试验模型本体上用角度锁片实现了固定外挂件的姿态角变换；在确保角度变换准确和锁紧的同时，解决了传统试验系统每个姿态角都需要加工一套相应的外挂件复杂结构。
附图说明
图1为本发明外挂件测力试验装置示意图；
图2为本发明模型本体内部结构示意图；
图3为本发明外挂件专用测力结构示意图；
图4为本发明角度测量结构示意图；
图5为本发明测量外挂件和固定外挂件安装锁紧结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明目的在于解决超声速风洞某类型外挂件的测力试验中出现问题：模型本体变形与测量外挂件测力系统变形量不一致，导致测量外挂件与模型本体触碰，影响测量准确性，外挂件专用传感器测量精准度不足，试验时测量外挂件与固定外挂件姿态角的变换定位锁紧不准确。
为解决上述问题研发出一套基于某类型模型飞行器外挂件风洞测力试验的试验系统，如图1所示为外挂件测力试验装置示意图，由图可知，超声速风洞外挂件试验装置，包括模型本体101和试验支杆102；其中，模型本体101为中空柱形结构；试验支杆102为杆状结构；试验支杆102沿轴向固定安装在模型本体101的轴向一端。
如图2所示为模型本体内部结构示意图，由图可知，模型本体101包括角度测量结构201和外挂件专用测力结构202；其中，角度测量结构201固定安装在模型本体101的顶端内部；外挂件专用测力结构202沿轴向固定安装在模型本体101的下部。
如图3所示为外挂件专用测力结构示意图，由图可知，外挂件专用测力结构202包括6分量测力传感器301和专用测力传感器支撑302；6分量测力传感器301和专用测力传感器支撑302沿轴向固定连接；其中，专用测力传感器支撑302设置在靠近角度测量结构201位置；6分量测力传感器301远离角度测量结构201位置。
外挂件专用测力结构202还包括卡槽结构303；卡槽结构303沿轴向固定安装在6分量测力传感器301的底端。所述卡槽结构303为柱状结构，卡槽结构303的侧壁沿周向设置有卡槽。
如图4所示为角度测量结构示意图，由图可知，角度测量结构201包括角度传感器401和角度传感器支撑402；其中，角度传感器支撑402为柱状结构；角度传感器支撑402固定安装在模型本体101内部；角度传感器401固定安装在角度传感器支撑402的顶端。
如图5所示为测量外挂件和固定外挂件安装锁紧结构示意图，由图可知，试验支杆102包括角度锁套501、测量外挂件502、角度锁片503和固定外挂件504；其中，测量外挂件502和固定外挂件504对称设置在试验支杆102的顶端，且位于试验支杆102与模型本体101的连接处；角度锁片503固定设置在固定外挂件504的内壁；角度锁套501固定安装在测量外挂件502的内壁。
其中，角度锁套501为圆柱结构；角度锁套501垂直伸入模型本体101的内部，且测量外挂件502的内壁与模型本体101的外壁接触；固定外挂件504的内壁与模型本体101的外壁接触；角度锁片503伸入模型本体101的内部。
同时沿轴向旋转模型本体101和卡槽结构303；当角度锁套501对准卡槽结构303侧壁上的卡槽时，将当角度锁套501深入卡槽；同时旋拧角度锁片503，将角度锁片503卡入模型本体101内壁的凹槽内，实现锁死。
为满足测量外挂件的测量需求，采用外挂件专用6分量测力传感器301，传感器结构采用测量元串联布置杆式结构；6分量测力传感器301完成结构加工后，还需要在弹性梁上粘贴箔式电阻应变片，并连线组成惠斯通电桥作为测量单元。
为测量模型本体在试验中实际的攻角值，在模型本体内安装一套角度测量结构201，角度测量结构201由角度传感器401和相应角度传感器支撑402组成，选择角度传感器401考虑测量精度和响应时间。
接下来开始试验系统的安装工作；首先，将模型本体101与试验支杆102连接并安装在地面试验机构的支臂上，该支臂具有与风洞攻角支撑机构相同结构和安装误差，使用基准平台和高度尺，以模型本体101加工时零滚转角刻线作为测量线，通过调节支杆尾部键实现模型本体横向和纵向对称基准面与支臂对称面一致；此时模型本体101就可以作为整个外挂件测力系统安装基准。其次，按照已确定的横向、纵向对称基准面来安装外挂件专用测力结构202和角度测量结构201；角度传感器401需保证位于纵向基准平面内，降低安装系统误差。对于外挂件专用测量传感器203，需将外挂件专用6分量测力传感器301调整与其校准状态一致，确保校准公式的适用性。最后，在测量外挂件轴上固定与试验要求的测量角度一一对应的角度锁套501，每个角度锁套501上都加工有高精度角度卡槽结构303，依靠螺钉拉紧使安装机构变形达到将测量外挂件锁紧目的；使用角度锁片503实现固定外挂件的角度变换并用顶丝锁紧。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。