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风洞分布式支撑天平测力试验技术研究

2021-12-23闫万方张晨凯蒋坤张江

航空工程进展 2021年6期

闫万方,张晨凯,蒋坤,张江

(中国航天空气动力技术研究院第二研究所,北京100074)

0 引 言

目前,风洞测力试验多以单台天平尾支撑或腹/背支撑的方式进行,其特点是气动载荷传递路径单一,测量误差小。随着航空航天技术的发展,新型布局飞机、箭弹等型号研制层出不穷,传统单天平支撑测量方式已经无法满足某些型号高精度测力需求。民用飞机测力试验中,常规单尾支撑、腹/背支撑方式对阻力及俯仰力矩测量精度影响较大,支撑干扰修正困难;双机身飞机等新布局飞行器测力试验,单天平支撑方式存在非对称支撑导致的测量载荷严重不匹配、天平载荷容量受限以及单侧支撑干扰无法消除等问题。近年来,针对不同试验需求,国内外风洞研究机构开展了分布式支撑试验技术研究。国外,S. Marija等针对某飞机试验发展了分布式外置天平测力试验技术,利用6 个外置单分量力传感器组成测力平台,实现气动力测量;T. Milan 等也采用类似技术实现机翼三分量气动力的精确测量。国内,Liu Bokai 等针对某高超声速飞行器风洞试验开发分布式悬浮天平测力系统,相比采用内式单尾支撑天平测力方法,测力系统的刚度和分辨率显著提高,获得了较好动态测量效果。上述分布式支撑测力试验技术均采用外置天平分布式测量方法,即利用在风洞试验模型外部多个自由度设置单分量天平方式实现测量。

采用双尾支撑测量形式,其主要难点在于:一是模型—多支撑天平系统组装后处于过约束状态,加工、装配误差会使系统内应力过大,致使系统整体刚度、传力路径及天平灵敏度等发生变化,从而导致测量偏离真实状态甚至试验失败;……

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