本發(fā)明涉及測量系統(tǒng)，尤其涉及一種翼型模型測力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

翼型氣動特性是飛行器設計成敗的關鍵，所以提高風洞試驗中翼型氣動特性測量系統(tǒng)的測量精度以匹配研制高性能飛行器的實際需求有著重要的工程意義。

通過一系列翼型氣動力直接測量的試驗研究，發(fā)現(xiàn)采用三段式布局能夠隔離風洞側(cè)壁附面層的影響，升阻力測試結(jié)果更為合理。然而目前還存在以下兩個問題：(1)阻力很小且載荷極不匹配，阻力分量信號小，抗干擾能力較弱；(2)單天平懸臂支撐系統(tǒng)剛度較弱，模型在氣動力作用下會產(chǎn)生較大的彈性變形，并在大迎角下會出現(xiàn)較為劇烈的抖動現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高剛度，高精度的翼型模型測力系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種翼型模型測力系統(tǒng)，包括：

一對支架，均豎向設置；

一對連接座，各連接座以可沿所述支架做無摩擦損耗地滑動的方式地設置在各支架上；

阻力測量天平，其連接于其中一個連接座，用于測量在風洞試驗下所述翼型模型所承受的一側(cè)阻力；

阻力和俯仰力矩測量天平，其連接于另一個連接座，用于測量在風洞試驗下所述翼型模型所承受的俯仰力矩和另一側(cè)阻力；

一對連接桿，設置于所述一對支架之間，其中一個連接桿的一端連接至所述阻力測量天平，另一個連接桿的一端連接至所述阻力和俯仰力矩測量天平，各連接桿的另一端連接至所述翼型模型的兩端部，以將所述翼型模型支撐于所述一對支架之間；以及

一對升力測量裝置，各升力測量裝置設置在各支架上，各升力測量裝置的升力傳遞構(gòu)件連接至各連接座，用于測量在風洞試驗下所述翼型模型所承受的一側(cè)升力。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)，還包括：

中空編碼器，其設置于所述其中一個連接桿和所述阻力測量天平之間，所述中空編碼器的內(nèi)側(cè)固定連接于所述其中一個連接桿，所述中空編碼器的外側(cè)可轉(zhuǎn)動地連接至所述阻力測量天平，從而使所述中空編碼器可隨所述其中一個連接桿的轉(zhuǎn)動而發(fā)生相對于所述阻力測量天平的轉(zhuǎn)動；

連接件，其一端連接至所述其中一個連接座，另一端可拆卸地連接至所述中空編碼器外側(cè)，從而使所述中空編碼器外側(cè)固定于所述連接件上，以固定中空編碼器的位置；

其中，所述另一個連接桿的一端與所述阻力和俯仰力矩測量天平也為可拆卸地連接；

當所述連接件的另一端脫開所述中空編碼器，且所述另一個連接桿的一端脫開所述阻力和俯仰力矩測量天平，從而使所述翼型模型發(fā)生轉(zhuǎn)動，并使所述中空編碼器測量出所述翼型模型的迎角。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述另一個連接桿的一端通過法蘭盤連接至所述阻力和俯仰力矩測量天平，其中，所述法蘭盤具有圓形槽，且所述圓形槽的底部開設有圓弧形通孔，所述阻力和俯仰力矩測量天平具有第一圓形法蘭端，所述第一圓形法蘭端具有螺孔，所述第一圓形法蘭端伸入至所述圓形槽內(nèi)，與所述圓形槽的周向側(cè)壁貼合，螺栓通過所述螺孔和所述圓弧形通孔，從而將所述第一圓形法蘭端和所述法蘭盤連接在一起，而當所述螺栓松開，所述法蘭盤相對于所述第一圓形法蘭端發(fā)生轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)，還包括：

底座，其上設置有一對直線導軌和一對限位板，各限位板垂直于所述直線導軌設置；

一對支架設置在所述一對直線導軌上，并且各支架布置在各限位板的外側(cè)，可拆卸地連接至各限位板，受各限位板的止擋，從而使一對支架之間的距離不縮短。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述阻力測量天平包括：

前支座和后支座；

彈性片梁，其設置于所述前支座和后支座之間，所述彈性片梁的一端部連接于所述前支座，另一端連接于所述后支座；

四個支撐梁，設置于所述前支座和后支座之間，且每組支撐梁的一端連接于所述前支座，另一端連接于所述后支座，每個支撐梁是由多個彈簧片平行間隔排列而成的長方體結(jié)構(gòu)，每個支撐梁中多個彈簧片的排列方向與所述彈性片梁的厚度方向相平行；

由四個應變片彼此連接構(gòu)成的惠斯通電橋，其中兩個應變片分別設置在所述彈性片梁的一端部的兩側(cè)，另兩個應變片分別設置在所述彈性片梁的另一端部的兩側(cè)。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述后支座包括第二圓形法蘭端以及連接于所述第二圓形法蘭端后側(cè)的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，且所述圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁面為內(nèi)窄外寬的圓錐面；所述中空編碼器的外側(cè)連接至一法蘭軸承，所述圓環(huán)形結(jié)構(gòu)伸入至所述法蘭軸承的內(nèi)部，并與所述法蘭軸承的內(nèi)壁相貼合，所述法蘭軸承與所述第二圓形法蘭端彼此連接。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)，所述升力測量裝置包括：

杠桿梁；

加載梁，其上端通過刀口支撐的方式連接于所述杠桿梁的一端；

配重，其上端通過刀口支撐的方式連接于所述杠桿梁的另一端；

支撐座；

支柱，其下端固定于所述支撐座，上端通過刀口支撐的方式連接于杠桿梁的中間部位，并且以所述杠桿梁的中間部位作為支點支撐所述杠桿梁；

測力傳感器，其設置于所述支點與所述配重之間，所述測力傳感器的一端固定于所述支撐座，另一端通過刀口支撐的方式連接于所述杠桿梁；

其中，在所述加載梁所傳遞的豎向載荷作用下，所述杠桿梁相對于所述支點擺動，所述測力傳感器生成測力數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述加載梁通過第一串聯(lián)正交雙向刀口組件連接于所述杠桿梁的一端，所述配重的上端通過第二串聯(lián)正交雙向刀口組件連接于所述杠桿梁的另一端，所述測力傳感器的另一端通過一反向串聯(lián)正交雙向刀口組件連接于所述杠桿梁。

優(yōu)選的是，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述杠桿梁的一端開設有第一通孔，所述杠桿梁的另一端具有第二通孔，所述杠桿梁在介于所述支點和所述配重之間開設有梯形槽，且在所述梯形槽的中間開設第三通孔；所述第一串聯(lián)正交雙向刀口組件的下部固定于所述杠桿梁的一端，所述加載梁的上端穿過所述第一通孔，并連接至第一串聯(lián)正交雙向刀口組件的上部刀口部件；所述第二串聯(lián)正交雙向刀口組件的下部固定于所述杠桿梁的另一端，所述配重的上端穿過所述第二通孔，并連接至所述第二串聯(lián)正交雙向刀口組件的上部刀口部件；所述反向串聯(lián)正交雙向刀口組件的下部刀口部件可插拔地設置于所述梯形槽內(nèi)，所述測力傳感器的另一端穿過所述第三通孔，并連接至所述反向串聯(lián)正交雙向刀口組件的上部。

本發(fā)明所述的翼型模型測力系統(tǒng)具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明采用雙支撐系統(tǒng)，即設計了一對支架，翼型模型支撐于該一對支架之間，系統(tǒng)支撐剛度高，翼型模型在自重和風載作用下變形小，大迎角下不會發(fā)生振動。

(2)本發(fā)明布置了一個高精度中空編碼器，消除了角度修正帶來的誤差，實現(xiàn)了翼型模型迎角的在線實時測量，角度測量誤差≤1′。

(3)本發(fā)明在翼型模型的兩端分別單獨設計一個阻力測量天平和一個阻力和俯仰力矩測量天平，翼型模型的升力由兩側(cè)的高靈敏度升力測量裝置測量，降低了翼型模型升力、阻力以及俯仰力矩各分量之間的干擾，尤其是對小阻力的干擾，大大提高了阻力測量天平的測量精度，各測量裝置的測量精度優(yōu)于0.1％。

(4)本發(fā)明可以實現(xiàn)不同氣動特性的翼型模型的測力試驗，具有較強的通用型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的翼型模型測力系統(tǒng)的立體圖；

圖2為本發(fā)明所述的翼型模型測力系統(tǒng)的主視圖；

圖3為本發(fā)明所述的翼型模型測力系統(tǒng)的左視圖；

圖4為圖2的F-F剖面圖；

圖5為本發(fā)明所述的法蘭盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的H-H剖視圖；

圖7為本發(fā)明所述的阻力和俯仰力矩測量天平的立體圖；

圖8為本發(fā)明所述的底座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明所述的阻力測量天平的立體圖；

圖10為本發(fā)明所述的阻力測量天平的主視圖；

圖11為圖10的A-A剖視圖；

圖12為圖10的B-B剖視圖；

圖13為本發(fā)明所述的阻力測量天平中應變片構(gòu)成的惠斯通電路圖；

圖14為本發(fā)明所述的升力測量裝置的立體圖；

圖15為本發(fā)明所述的升力測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為本發(fā)明所述的支撐座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為本發(fā)明所述的杠桿梁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18為本發(fā)明所述的刀座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19為本發(fā)明所述的配重的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖20為圖19的E-E剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1至4所示，本發(fā)明提供一種翼型模型測力系統(tǒng)，包括：一對支架63、56，均豎向設置；一對連接座46、55，各連接座以可沿所述支架做無摩擦損耗地滑動的方式地設置在各支架上；阻力測量天平47，其連接于其中一個連接座，用于測量在風洞試驗下所述翼型模型所承受的一側(cè)阻力；阻力和俯仰力矩測量天平54，其連接于另一個連接座，用于測量在風洞試驗下所述翼型模型所承受的俯仰力矩和另一側(cè)阻力；一對連接桿50、52，設置于所述一對支架之間，其中一個連接桿的一端連接至所述阻力測量天平，另一個連接桿的一端連接至所述阻力和俯仰力矩測量天平，各連接桿的另一端連接至所述翼型模型51的兩端部，以將所述翼型模型支撐于所述一對支架之間；以及一對升力測量裝置70、57，各升力測量裝置設置在各支架上，各升力測量裝置的升力傳遞構(gòu)件連接至各連接座，用于測量在風洞試驗下所述翼型模型所承受的一側(cè)升力。

風洞試驗時，將該測力系統(tǒng)固定于風洞試驗段外部固定機構(gòu)上，使翼型模型位于試驗段中部。位于翼型模型兩側(cè)的隔離翼段為非測量的假翼段，段與段之間并無實質(zhì)性連接。為了避免風洞側(cè)壁邊界層的影響，只對翼型模型實施測力，兩端的隔離翼段則通過螺栓固定到風洞側(cè)壁觀察窗上，并跟隨位于中間的翼型模型同步改變迎角而不參加測力，任其承受側(cè)壁邊界層的影響。

本發(fā)明采用了雙支撐系統(tǒng)，設計了一對支架53、56，翼型模型51通過一對連接桿支撐在一對支架之間。即本發(fā)明的測力系統(tǒng)的支撐剛度高，抗干擾能力強，翼型模型在自重和風載作用下變形小，大迎角下不會發(fā)生振動。阻力測量天平、阻力和俯仰力矩測量天平分別設置在翼型模型的兩側(cè)，一對升力測量裝置也分布在翼型模型的兩側(cè)，即上述測量元件均分布在風洞試驗段外側(cè)，受氣流的干擾小，因此，可準確測量翼型模型所受的空氣動力載荷。各升力測量裝置測量翼型模型所承受的一側(cè)升力，兩側(cè)升力疊加即得到翼型模型所承受的總升力；阻力測量天平測量翼型模型的一側(cè)阻力，阻力和俯仰力矩測量天平測量翼型模型的另一側(cè)阻力，兩側(cè)阻力疊加即得到翼型模型的總阻力。

連接座46、55具體由連接板制成。支架的內(nèi)側(cè)安裝有直線滾動單元的基座，連接座46、55連接至直線滾動單元的滑座45、62，即實現(xiàn)了連接座與支架的可滑動連接；直線滾動單元的摩擦系數(shù)非常小(μ＝0.0006—0.0012)，使翼型模型的升力在傳遞過程中不會產(chǎn)生附加的摩擦阻力，幾乎無損耗的傳遞給升力測量裝置。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型測力系統(tǒng)，還包括：中空編碼器49，選用軸套型中空編碼器，其設置于所述其中一個連接桿50和所述阻力測量天平47之間，所述中空編碼器49內(nèi)側(cè)固定連接于所述其中一個連接桿50(即連接桿50中間部分插入中空編碼器49的軸套內(nèi))，所述中空編碼器49的外側(cè)可轉(zhuǎn)動地連接至所述阻力測量天平，從而使所述中空編碼器可隨所述其中一個連接桿50的轉(zhuǎn)動而發(fā)生相對于所述阻力測量天平47的轉(zhuǎn)動；連接件71，其一端連接至所述其中一個連接座，另一端可拆卸地連接至所述中空編碼器49外側(cè)，從而使所述中空編碼器49外側(cè)固定于所述連接件71上，以固定所述中空編碼器的位置；其中，所述另一個連接桿的一端與所述阻力和俯仰力矩測量天平也為可拆卸地連接；當所述連接件71的另一端脫開所述中空編碼器，且所述另一個連接桿的一端脫開所述阻力和俯仰力矩測量天平，從而使所述翼型模型發(fā)生轉(zhuǎn)動，并使所述中空編碼器測量出所述翼型模型的迎角。

該實施例中，利用中空編碼器測量翼型模型的迎角。當拆開連接件71和中空編碼器49的連接，同時拆開另一個連接桿52與阻力和俯仰力矩測量天平54的連接，此時翼型模型51和中空編碼器49就可以相對于阻力測量天平47、阻力和俯仰力矩測量天平54自由轉(zhuǎn)動。調(diào)整翼型模型的轉(zhuǎn)動角度，進而改變其迎角，中空編碼器實時準確測量出翼型模型的迎角。待調(diào)整完成，將連接件和中空編碼器再度連接，同時將另一個連接桿與阻力和俯仰力矩測量天平的再度連接，重新使翼型模型、中空編碼器、阻力測量天平、阻力和俯仰力矩測量天平等連接成為一個整體，即可以進行風洞試驗。

上述連接件71可以是一對板體，這一對板體配置在中空編碼器的上方和下方，各連接板的另一端通過豎向部件連接至中空編碼器外側(cè)，以固定中空編碼器的位置。

請查閱圖4、圖5、圖6和圖7，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述另一個連接桿52的一端通過法蘭盤53連接至所述阻力和俯仰力矩測量天平54，其中，所述法蘭盤53具有圓形槽65，且所述圓形槽的底部開設有圓弧形通孔64，所述阻力和俯仰力矩測量天平54具有第一圓形法蘭端61，所述第一圓形法蘭端61具有螺孔，所述第一圓形法蘭端61伸入至所述圓形槽內(nèi)，與所述圓形槽65的周向側(cè)壁貼合，螺栓通過所述螺孔和所述圓弧形通孔64，從而將所述第一圓形法蘭端61和所述法蘭盤53連接在一起，而當所述螺栓松開，所述法蘭盤53相對于所述第一圓形法蘭端61發(fā)生轉(zhuǎn)動。

在該實施例中，當需要調(diào)整翼型模型的角度時，可將上述螺栓松開(不須完全拆下)，轉(zhuǎn)動法蘭盤53，使法蘭盤53沿著第一圓形法蘭端61的周向轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)動至合適的角度，即可以將螺栓擰緊。由于法蘭盤53上設計有圓弧形通孔64，在法蘭盤轉(zhuǎn)動的過程中，螺栓會沿著圓弧形通孔64移動，而不會阻礙法蘭盤的轉(zhuǎn)動。具體地，螺栓的個數(shù)可以為6個，圓弧形通孔的個數(shù)可以為2個，可以根據(jù)強度要求和連接穩(wěn)固的需要進行調(diào)整。該實施例中，不需要將另一個連接桿52與阻力和俯仰力矩測量天平54完全分開，就可以實現(xiàn)翼型模型的轉(zhuǎn)動，提高了操作的方便程度；另外，法蘭盤53與第一圓形法蘭端61始終保持同軸，也保證了測力系統(tǒng)整體的安裝精度，有助于提高測量精度。

請查閱圖8，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型測力系統(tǒng)，還包括：底座58，其上設置有一對直線導軌144和一對限位板143，各限位板垂直于所述直線導軌設置；一對支架設置在所述一對直線導軌上，并且各支架布置在各限位板的外側(cè)，可拆卸地連接至各限位板，受各限位板的止擋，從而使一對支架之間的距離不縮短。

底座58作為整個測力機構(gòu)的基礎，通過肋板142上的通孔與風洞試驗段外部固定機構(gòu)連接。限位板143通過螺釘連接支架的底板141，限制支架向內(nèi)側(cè)移動，風洞試驗時整個測力系統(tǒng)固定在風洞試驗段。為了便于安裝調(diào)試，兩個直線導軌144經(jīng)過兩排多個螺釘直接安裝在經(jīng)過平面精加工的工字鋼焊接底座58的前后兩側(cè)安裝面上，在調(diào)試過程中支架56、63可沿直線導軌144左右移動。

請查閱圖9至圖13，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述阻力測量天平47包括：前支座44和后支座41；彈性片梁211，其設置于所述前支座和后支座之間，所述彈性片梁的一端部連接于所述前支座，另一端連接于所述后支座；四個支撐梁39，設置于所述前支座和后支座之間，且每組支撐梁39的一端連接于所述前支座，另一端連接于所述后支座，每個支撐梁是由多個彈簧片221平行間隔排列而成的長方體結(jié)構(gòu)，每個支撐梁中多個彈簧片的排列方向與所述彈性片梁的厚度方向相平行；由四個應變片彼此連接構(gòu)成的惠斯通電橋，其中兩個應變片分別設置在所述彈性片梁的一端部的兩側(cè)，另兩個應變片分別設置在所述彈性片梁的另一端部的兩側(cè)。

進行風洞試驗時，彈性片梁可簡化成一個超靜定梁，即彈性片梁在阻力作用下發(fā)生“S”變形(阻力方向為圖10中垂直于紙面的方向，升力方向為圖10中平行于紙面的方向)。支撐梁是由多個彈簧片221平行間隔排列而成的長方體結(jié)構(gòu)，按照變形協(xié)調(diào)一致原則，大部分阻力載荷由彈性片梁承受。當阻力測量天平受到升力、俯仰力矩作用時，由于支撐梁39在升力和俯仰力矩的作用方向上的剛度遠大于彈性片梁211，支撐梁39分擔了大部分載荷，而彈性片梁211幾乎不發(fā)生變形，從而大大減小了升力、俯仰力矩對阻力測量的干擾。

應變片a和應變片c設置于彈性片梁的一端部的兩側(cè)，應變片b和應變片d設置于彈性片梁的另一端部的兩側(cè)(圖10中應變片213為應變片a，應變片215為應變片b)。如圖13所示，應變片a、應變片b、應變片c和應變片d構(gòu)成了惠斯通電橋，其中，Ⅱ端、Ⅳ端為供橋電壓輸入端，Ⅰ端、Ⅲ端為電壓信號輸出端。當阻力測量天平受到阻力作用時，彈性片梁211發(fā)生彈性變形，四個應變片將彈性片梁211的變形程度線性轉(zhuǎn)換成電信號；當阻力測量天平受到升力、俯仰力矩作用時，支撐梁39分擔了大部分載荷，彈性片梁211幾乎不發(fā)生變形，惠斯通電橋不輸出電信號，從而大大減小了升力、俯仰力矩對阻力測量的干擾。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的阻力測量天平中，所述彈性片梁的兩個端部分別連接至一個支撐座，兩個支撐座分別連接至所述前支座和所述后支座，其中，所述彈性片梁的厚度和高度均小于所述支撐座。彈性片梁211的長遠大于支撐座212、214的長，其高小于支撐座的高，其厚遠小于支撐座212、214的厚，從而保證了彈性片梁211在阻力方向上為柔性體，支撐座212、214為剛性體。彈性片梁和兩個支撐座構(gòu)成了一個工字梁40，在兩個支撐座的約束下，彈性片梁211在阻力作用下的變形程度增加，從而使阻力測量天平的阻力輸出信號變大。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的阻力測量天平中，所述彈簧片221的四個角均為倒圓角，以減小翼型模型阻力測量天平在氣動力作用下的應力集中。

如圖11所示，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的阻力測量天平，其具有縱向延伸的第一軸對稱面C和橫向延伸的第二軸對稱面D，且每個支撐梁中彈簧片的高度方向平行于所述第一軸對稱面。即本發(fā)明采用了對稱式的結(jié)構(gòu)設計，降低了機械加工的難度，同時也減小了升力和俯仰力矩對阻力分量的干擾，提高對阻力的測量精度。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的阻力測量天平中，每個支撐梁39是由四個彈簧片221平行間隔排列而成的長方體結(jié)構(gòu)。相鄰彈簧片221之間間距為0.5mm。

彈性片梁211的長度和高度均小于支撐梁39的長度和高度，彈性片梁211的厚度大于彈簧片221的厚度。在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型阻力測量天平中，所述彈性片梁211的長度為16mm，厚度為0.7mm，高度為2.4mm；所述彈簧片221的長度為24mm，厚度為0.3mm，高度為13mm。該實施例的翼型模型阻力測量天平的測量精度高，剛性大。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的阻力測量天平中，所述前支座為一第一矩形法蘭，所述第一矩形法蘭44的四個棱上均有相同的倒圓角37。阻力測量天平通過第一矩形法蘭連接至測力系統(tǒng)的固定支架上，并且所述第一矩形法蘭的四個棱上均有相同的倒圓角，有助于利用第一矩形法蘭四個棱定位安裝。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的阻力測量天平，其為一體成型結(jié)構(gòu)。具體地，該實施例的阻力測量天平采用線切割方式加工各構(gòu)件。如圖11所示，從第一矩形法蘭的上邊緣延伸至下邊緣的溝槽為線切割工藝孔。工藝孔38的數(shù)量和大小由彈簧片221的個數(shù)和間距決定。

具體來說，阻力和俯仰力矩測量天平54為串聯(lián)天平，其由一個阻力測量元件69和一個俯仰力矩測量元件67構(gòu)成。其中，阻力測量元件69與設置于翼型模型對側(cè)的阻力測量裝置47采用完全一致的結(jié)構(gòu)和尺寸設計，以實現(xiàn)對阻力的精確測量，最終阻力測量元件與設置于翼型模型對側(cè)的阻力測量裝置所測量的阻力疊加為翼型模型的阻力。俯仰力矩測量元件69通過帶相同倒圓角的短四棱柱體66與阻力測量元件相連。由橫截面形狀可知，俯仰力矩測量元件具有一個窄而高的縱墻，截面的Z軸的慣性距Iz很大，用來承受模型右側(cè)升力的干擾。在縱墻的前后兩側(cè)對稱位置上各有一個單跨梁，梁的兩端上、下表面貼有應變片，用于測量翼型模型的俯仰力距Mz。阻力和俯仰力矩測量天平的另一端帶限位邊的第二矩形法蘭68通過螺釘與連接座固定連接，且第二矩形法蘭的四個棱上均有相同的倒圓角。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型測力系統(tǒng)中，所述后支座包括第二圓形法蘭端42以及連接于所述第二圓形法蘭端42后側(cè)的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)41，且所述圓環(huán)形結(jié)構(gòu)41的內(nèi)壁面為內(nèi)窄外寬的圓錐面；所述中空編碼器的外側(cè)連接至一法蘭軸承，所述圓環(huán)形結(jié)構(gòu)41伸入至所述法蘭軸承的內(nèi)部，并與所述法蘭軸承的內(nèi)壁相貼合，所述法蘭軸承與所述第二圓形法蘭端彼此連接。其中，圓環(huán)形結(jié)構(gòu)有助于實現(xiàn)精確的定位，提高安裝精度。具體地，法蘭軸承可以由一對軸承、一個軸承用法蘭以及一個軸承墊片組裝而成，即一對軸承之間通過軸承墊片隔開，軸承用法蘭套設在一對軸承的外側(cè)?？梢愿鶕?jù)風洞試驗的需要選擇軸承的尺寸、規(guī)格，再組裝出所需要的法蘭軸承，也可以直接選擇合適的法蘭軸承。其中，當中空編碼器采用軸套型中空編碼器時，連接桿從中空編碼器的內(nèi)部通過，再從中空編碼器的外側(cè)伸出，該連接桿連接至法蘭軸承，法蘭軸承再連接至阻力測量天平，從而實現(xiàn)中空編碼器與阻力測量天平的可轉(zhuǎn)動連接。

請查閱圖14和圖15，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型測力系統(tǒng)，所述升力測量裝置包括：杠桿梁3；加載梁5，其上端通過刀口支撐的方式連接于所述杠桿梁3的一端；配重7，其上端通過刀口支撐的方式連接于所述杠桿梁3的另一端；底座1；支柱12，其下端固定于所述底座1，上端通過刀口支撐的方式連接于杠桿梁的中間部位，并且以所述杠桿梁的中間部位作為支點支撐所述杠桿梁；測力傳感器4，其設置于所述支點與所述配重之間，所述測力傳感器4的一端固定于所述底座1，另一端通過刀口支撐的方式連接于所述杠桿梁3；其中，在所述加載梁所傳遞的豎向載荷作用下，所述杠桿梁相對于所述支點擺動，所述測力傳感器生成測力數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所述的升力測量裝置利用杠桿原理，由杠桿梁3、加載梁5、配重7、支柱12和測力傳感器4構(gòu)成杠桿系統(tǒng)，以杠桿梁的中間部位作為支點，加載梁所承載的被測力作為施力端，測力傳感器作為受力端，被測力通過杠桿作用成比例的放大為測力傳感器能夠測量的值。本發(fā)明中，加載梁、配重、支柱以及測力傳感器均通過刀口支撐的方式連接于杠桿梁，從而使杠桿架與上述構(gòu)件之間的接觸均為線接觸，以盡量避免在力的傳遞過程中產(chǎn)生附加力，從而提高測量精度。支點位置可以依據(jù)所需要的測力數(shù)據(jù)的放大倍數(shù)進行選擇。

即升力測量裝置的升力傳遞構(gòu)件為加載梁。具體地，加載梁的下端可以通過螺紋和鍵配合的方式連接至連接座。安裝于一對支架上的兩個升力測量裝置的安裝方式以及結(jié)構(gòu)完全一致，兩個升力測量裝置所測量的升力疊加即得到翼型模型的升力。

請查閱圖14、圖15和圖17，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的翼型模型升力測量裝置中，所述加載梁5通過第一串聯(lián)正交雙向刀口組件33連接于所述杠桿梁3的一端，所述配重7的上端通過第二串聯(lián)正交雙向刀口組件35連接于所述杠桿梁3的另一端，所述測力傳感器4的另一端通過一反向串聯(lián)正交雙向刀口組件34連接于所述杠桿梁3。對于加載梁、配重和測力傳感器這三個構(gòu)件，力全部要經(jīng)過兩個彼此正交的刀口部件才能實現(xiàn)傳遞，從而最大限度地避免產(chǎn)生附加力，保證沿豎直方向傳遞力，從而提高測量精度。

具體地，在上述實施例中，加載梁、配重以及測力傳感器的設置方式為：所述杠桿梁3的一端開設有第一通孔，所述杠桿梁3的另一端具有第二通孔，所述杠桿梁3在介于所述支點和所述配重之間開設有梯形槽22，且在所述梯形槽的中間開設第三通孔；所述第一串聯(lián)正交雙向刀口組件33的下部固定于所述杠桿梁的一端，所述加載梁的上端穿過所述第一通孔，并連接至第一串聯(lián)正交雙向刀口組件的上部刀口部件19；所述第二串聯(lián)正交雙向刀口組件35的下部固定于所述杠桿梁3的另一端，所述配重7的上端穿過所述第二通孔，并連接至所述第二串聯(lián)正交雙向刀口組件35的上部刀口部件20；所述反向串聯(lián)正交雙向刀口組件34的下部刀口部件21可插拔地設置于所述梯形槽22內(nèi)，所述測力傳感器4的另一端穿過所述第三通孔，并連接至所述反向串聯(lián)正交雙向刀口組件34的上部。另外，加載梁5的上端穿過第一串聯(lián)正交雙向刀口組件的內(nèi)部通孔，并連接至第一串聯(lián)正交雙向刀口組件的上部刀口部件，再通過第一螺母固定；同樣地，配重7的上端穿過第二串聯(lián)正交雙向刀口組件的內(nèi)部通孔，并連接至第二串聯(lián)正交雙向刀口組件的上部刀口部件，再通過第二螺母固定。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的升力測量裝置中，所述杠桿梁3設置有三個梯形槽22，所述底座設置有三個定位孔29，每個定位孔29在豎直方向上對應于一個梯形槽22；所述測力傳感器4的一端通過螺釘8可選擇地固定于其中一個定位孔，所述反向串聯(lián)正交雙向刀口組件34可選擇地插入至其中一個梯形槽22中，以將所述測力傳感器的另一端連接于所述杠桿梁，從而改變所述測力傳感器到所述支點的距離。

該實施例提供了測力傳感器的三個安裝位置，即一個定位孔對應于一個安裝位置。在不同的安裝位置上，測力傳感器到達支點的距離不同，從而實現(xiàn)不同條件下的測量。本發(fā)明可以實現(xiàn)對不同氣動載荷的翼型模型的升力測量。而且，測力傳感器的一端通過螺釘固定于定位孔，即定位孔對測力傳感器具有定位作用，保證測力傳感器的安裝位置準確，以保證測量精度。

具體地，測力傳感器4通過一固定螺栓6實現(xiàn)與反向串聯(lián)正交雙向刀口組件34的連接，即該固定螺栓6的下端螺紋連接于測力傳感器4，該固定螺栓的上端穿過第三通孔，并連接于反向串聯(lián)正交雙向刀口組件34的上部，通過第三螺母15固定。本發(fā)明還可以根據(jù)需要更換測力傳感器，以適應不同的測量條件。而且還可以通過調(diào)節(jié)第三螺母15的旋緊程度，來改變測力傳感器的初始輸出數(shù)值。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的升力測量裝置中，所述杠桿梁的中間部位設置有一刀口32，所述支柱12的上端設置有刀座2，所述刀座2支撐所述刀口32。刀口與刀座之間為線接觸，從而保證在力的傳遞過程中，僅傳遞豎直方向的力。

具體地，底座上開設有安裝孔，支柱12的下端帶有螺紋的部分插入至安裝孔內(nèi)，由螺栓14將支柱固定于底座上。支柱的上端開有插孔30，刀座的下端插入至插孔內(nèi)，并通過銷釘固定連接。

請查閱圖15、圖19和圖20，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的升力測量裝置中，所述配重7包括配重盤18以及擱置于所述配重盤18內(nèi)的砝碼17，所述配重盤連接有一桿件36，所述桿件連接至第二串聯(lián)正交雙向刀口組件35?？梢酝ㄟ^調(diào)整配重盤內(nèi)的砝碼來對測力傳感器的初讀數(shù)進行粗調(diào)和微調(diào)。

請查閱圖14、圖15和圖16，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的升力測量裝置，還包括：鎖緊保護機構(gòu)10，其包括立柱13，所述立柱13的下端固定于所述底座1上，所述立柱的上端具有卡口24，其中，所述杠桿梁3以可自由擺動的狀態(tài)穿過所述卡口，所述立柱的上端設置有可將所述杠桿梁固定于所述卡口24內(nèi)的鎖緊構(gòu)件。

當進行升力測量試驗時，將鎖緊構(gòu)件松開，使杠桿梁可以在卡口中自由擺動；當不進行試驗時，則將鎖緊構(gòu)件鎖緊，使杠桿梁相對于卡口固定不動，從而避免對測力傳感器造成沖擊或避免測力傳感器過載。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述的升力測量裝置中，所述鎖緊構(gòu)件包括一對鎖緊螺栓27、28，所述立柱13的上端向一側(cè)伸出形成所述卡口24的上部25和下部26，一對鎖緊螺栓27、28分別貫穿所述卡口的上部25和下部26，并伸入至所述卡口24內(nèi)，各鎖緊螺栓向所述卡口的內(nèi)部旋動，從而將所述杠桿梁固定于所述卡口內(nèi)。在卡口的上部和下部各設置了一個螺孔，各鎖緊螺栓通過沿著對應的螺孔旋動，從而將杠桿梁夾緊，使杠桿梁固定不動；各鎖緊螺栓向卡口的外側(cè)旋動，松開杠桿梁，從而使杠桿梁自由擺動。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。