[发明专利]机翼升力测量实验装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种机翼升力测量实验装置及其测量方法，属于机械测量领域。该机翼升力测量实验装置包括测量电路和具有气流通道的风洞，气流通道的外侧壁安装有支架，支架上安装有水平的悬梁臂，悬梁臂的另一端延伸至气流通道内，悬梁臂延伸至气流通道内的一端安装有可拆卸的连接杆，连接杆的另一端设置有机翼；测量电路包括电源和悬梁臂靠近支架的一端上设置的4个应变片，4个应变片首尾相接形成全桥，其中2个应变片位于悬梁臂的第一面，另外2个应变片位于与第一面相对的第二面，电源两端分别与位于同一面的两个应变片之间的节点连接；全桥上的另外两个节点构成输出端，输出端依次通过信号放大模块和滤波模块后与电压测量装置连接。

技术领域

本发明涉及机械测量领域，具体涉及一种机翼升力测量实验装置及其测量方法。

背景技术

机翼升力测量是流体力学中典型的实验项目。常用的测量装置由风洞和三分力测量天平组成，事先需通过静力校测，得到天平读数与气动力间的函数关系，其校测过程繁琐，且设备造价昂贵。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种标定过程简单且造价便宜的机翼升力测量实验装置及其测量方法。

为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种机翼升力测量实验装置，其包括测量电路和具有气流通道的风洞，气流通道的外侧壁安装有支架，支架上安装有水平的悬梁臂，悬梁臂的另一端延伸至气流通道内，悬梁臂延伸至气流通道内的一端安装有可拆卸的连接杆，连接杆的另一端设置有机翼；

测量电路包括电源和悬梁臂靠近支架的一端上设置的4个应变片，4个应变片首尾相接形成全桥，其中2个应变片位于悬梁臂的第一面，另外2个应变片位于与第一面相对的第二面，电源两端分别与位于同一面的两个应变片之间的节点连接；全桥上的另外两个节点构成输出端，输出端依次通过信号放大模块和滤波模块后与电压测量装置连接。

进一步地，应变片为电阻式应变片，粘接在悬梁臂上。

进一步地，位于同一面的应变片之间的连线与悬梁臂的中心线垂直，4个应变片位于矩形的4个顶角，矩形所在平面与悬梁臂所在平面垂直。

进一步地，位于同一面的两个应变片的中心点与悬梁臂的固定端之间的距离为50-70mm。

进一步地，悬梁臂为钢片。

进一步地，悬梁臂的尺寸为260mm*30mm*2mm。

进一步地，机翼和连接杆由3D打印成型，且材质均为ABS。

进一步地，连接杆的截面呈倒T形，实现连接杆可拆卸连接的部件包括悬梁臂上开设的两个安装孔、连接杆底部开设的螺纹孔以及与螺纹孔配合的螺栓螺母。

进一步地，悬梁臂与支架可拆卸连接。

另一方面，提供一种基于本方案设计的机翼升力测量实验装置的测量方法，其包括：

安装连接杆之前，在连接杆与悬梁臂预连接位置中心处逐个加载a个质量为m的砝码；

并记录每次加载砝码后电压测量装置上的电压值，得到改变Δmg与电压值变化量ΔU之间的对应关系；

安装连接杆，并记录当前电压测量装置上的电压值U_o；

开启气流产生装置，待气流通道内的气流达到设定条件后，记录当前电压测量装置上的电压值U_c，之后计算机翼受到的升力：

其中，F为机翼受到的升力。

本发明的有益效果为：