[发明专利]一种能够解耦六分量作用力的压力补偿装置

说明书

本发明公开了一种能够解耦六分量作用力的压力补偿装置，包括固定设置的密封箱体，所述密封箱体的前端为驻室，所述驻室的密封盖面相对于整个密封箱体为第一浮动端，所述密封箱体外设置有密封的压力补偿室，所述压力补偿室一端固定设置，压力补偿室上相对于固定端的另一端为第二浮动端，第一浮动端与第二浮动端连接为一个整体浮动端，压力补偿室与驻室之间通过压力管道连通；本发明当箱体驻室有内外压差时，通过两个对称分布的压力补偿室的内外压差作用力反向作用于箱体驻室前端面，从而补偿了箱体驻室前端面的内外压差作用力，使得在任何压差作用下，箱体驻室前端面受到的压差作用力合力为零。

技术领域

本专利涉及实验空气动力学领域，具体涉及一种能够解耦六分量作用力的压力补偿装置。

背景技术

在一些特种实验空气动力学领域，要求在一个箱体内维持稳定的压力，通过箱体与周围环境的压差来模拟飞行器风洞试验或飞行中的马赫数，对特定实验模型进行流量和推力的校准。实验模型作用力为六分量力和力矩，作用于箱体驻室的前端面。为了达到校准试验的目的，减小试验误差，获得高精准度的校准试验数据，需要通过天平精确测量箱体驻室的前端面的作用力，通常不确定度要求在0.3%以内。

要精确测量箱体驻室的前端面的作用力具有很大的技术难度。一方面，通常情况下，待测量作用力相对于箱内与外部环境的压差作用力是个小量，一般在10%以内，如果将待测量作用力和压差作用力之和作为天平的量程，那么就存在测量分辨率不够的问题，导致天平测量不确定度无法满足要求。另外一方面，由于箱体要求是密封的，箱体驻室的前端面和驻室之间必须要有密封装置，传统的做法是采用密封圈硬连接、滑动密封或金属波纹管，采用密封圈硬连接的方法存在箱体驻室的前端面与驻室之间传力的问题，无法测量驻室的前端面的作用力；采用滑动密封的方法存在只能解耦单方向作用力、摩擦力导致测量不确定度大的问题；采用金属波纹管的方法存在绕轴线方向扭矩无法解耦、附加刚度大等问题。为了解决上述箱体驻室的前端面作用力的精确测量问题，提出了能够解耦六分量作用力的压力补偿装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力补偿装置，用于去掉在喷管实验中去掉外界大气压对喷管作用力的影响，并保障试验的精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种能够解耦六分量作用力的压力补偿装置，包括固定设置的密封箱体，所述密封箱体的前端为驻室，所述驻室的密封盖面相对于整个密封箱体为第一浮动端，所述密封箱体外设置有密封的压力补偿室，所述压力补偿室一端固定设置，压力补偿室上相对于固定端的另一端为第二浮动端，第一浮动端与第二浮动端连接为一个整体浮动端，压力补偿室与驻室之间通过压力管道连通。

在上述技术方案中，所述密封箱体外设置有两个结构相同的压力补偿室，两个压力补偿室的截面面积相等，两个压力补偿室的截面面积之和与驻室的截面面积相等。

在上述技术方案中，所述两个压力补偿室对称设置在驻室的两侧，压力补偿室上的第二浮动端对称的连接到第一浮动端的两侧。

在上述技术方案中，所述压力补偿室沿着密封箱体上驻室的中心轴线平行设置，

在上述技术方案中，以整体浮动端为基准，密封箱体的固定端和压力补偿室的固定端相对设置在整体浮动端的不同侧，第一浮动端的受力方向与第二浮动端的受力方向相反。

在上述技术方案中，第二浮动端与压力补偿室固定端之间连接有具有形变特性的柔性蒙皮。

在上述技术方案中，所述柔性蒙皮静止状态下为弧形结构，从压力补偿室外向内凹。

在上述技术方案中，在驻室上所述第一浮动端与驻室固定端之间连接有柔性蒙皮。

在上述技术方案中，所述柔性蒙皮为夹布橡胶。

在上述技术方案中，所述压力管道内截面积不小于压力补偿室的截面积的1%。