氣動天平，是測量模型空氣動力的一種裝置，由于空氣動力的方向是變化的，故常按分量測量分類，氣動力天平包括機械天平，應變式天平和磁懸掛天平，按測量的分力分為單分量天平，三分量天平，四分量天平，五分量天平和六分量天平。
本文介紹微型飛行器三分量天平的研究，目前微型飛行器以其體積小 、重量輕和良好的機動性能等優點已經成為國內外研究的熱點 之一, 對其所進行的計算分析和風洞實驗研究正方興未艾, 而其中的微型飛行器模型實驗需要的具有高精度和高靈敏度天平設計就成為要解決的關鍵技術之一 。
微型飛行器測量天平的總體設計
微型飛行器實驗主要測量模型的升力 、阻力和俯仰力矩, 以便研究它的氣動規律和操穩性。天平作為模型氣動力的測量設備, 不僅要精確測 量模型上的氣動力, 還要作為支撐把模型可靠地固定在風洞中, 所以, 天平的連接形式和總體設計外形如圖1所示,升力Y和俯仰力矩Mz測量 元件布置在水平軸線方向, 阻力X元件布置在豎直軸線方向, 并將測量元件和支桿設計為整體結 構。
元件結構形式選擇
常用天平復合元件有矩形截面 、三片梁式截面等 。元件形式選擇的原則是 :對被測分量具有最大變形, 即對被測分量應變變化輸出靈敏, 而對其他分量具有最小應變, 達到減小其它分量對主測分量干擾的目的 。對于同時測力和力矩的天平復合元件通常采用三片梁形式, 中間梁測力, 兩側梁測力矩, 這樣既可以減少力矩對力的干擾, 即把三片梁結構的中間梁從上、下表面處分別向兩側布置兩片薄矩形片梁, 使得元件在力輸出應變基本保持不變的情 況下, 增加截面的剛度。 在綜合考慮早期設計的 單分量天平 、二分量天平和三分量天平結構優劣的基礎上 , 用水平方向的四片梁測量升力和力矩, 用豎直方向的四片梁測量阻力, 大大改善了天平動態測量性能 。
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