[发明专利]一种气浮式风洞测力装置

权利要求书

1.一种气浮式风洞测力装置，其特征在于包括：固定框架(1)、浮动框架(2)、高精度测力传感器组件(3)、气浮支撑装置(4)、保护装置(5)、校准装置(6)、支撑平台(8)；

校准装置(6)，包括：滑轮组件(11)、钢丝绳(12)、砝码盘(13)和砝码(14)；

固定框架(1)固定在风洞中，被测物体与浮动框架(2)固定连接，浮动框架(2)与固定框架(1)之间在升力方向由气浮支撑装置(4)连接，气浮支撑装置(4)有高压空气进入时，能使浮动框架(2)和被测物体一起悬浮，悬浮高度在微米级，浮动框架(2)与固定框架(1)在升力方向无机械连接，浮动框架(2)在横向是自由状态，扰动能够使浮动框架(2)随受力方向横向移动，被测物体重量在其自身轴向方向和侧向方向产生可以忽略的摩擦阻力；在被测物体轴向方向，浮动框架(2)一端通过一个高精度测力传感器组件(3)连接，浮动框架(2)的另一端连接钢丝绳(12)，钢丝绳(12)绕过校准装置(6)的滑轮组件(11)连接砝码盘(13)，在砝码盘(13)上放置一块砝码(14)作为配重，给被测物体轴向方向对应的高精度测力传感器组件(3)施加预紧力，使得高精度测力传感器组件(3)始终呈受拉状态；在被测物体侧向方向，在固定框架(1)上相对固定框架(1)中心对称布置四个高精度测力传感器组件(3)，由四个高精度测力传感器组件(3)连接浮动框架(2)和固定框架(1)；

气浮支撑装置(4)无高压空气进入时，气浮支撑装置(4)不工作，气浮支撑装置(4)底面与支撑平台(8)接触，被测物体和浮动框架(2)重量通过支撑平台(8)传到固定框架(1)；风洞试验时，气浮支撑装置(4)通高压空气工作，浮动框架(2)悬浮于空中，风洞来流作用于被测物体的阻力通过浮动框架(2)直接传到被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)上，根据被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)的读数，得到作用于被测物体轴向方向的阻力；

浮动框架(2)与固定框架(1)之间在升力方向由气浮支撑装置(4)连接,即为浮动框架(2)与固定框架(1)之间在竖直方向由气浮支撑装置(4)连接；

气浮支撑装置(4)包括气浮块(401)、气浮螺杆(402)、气浮螺母(403)；气浮螺杆(402)一端为球铰形式，与气浮块(401)固定，另一端与气浮螺母(403)旋合，气浮螺母(403)与浮动框架(2)通过螺钉固定；

保护装置(5)包括保护装置底座、保护装置螺杆、保护装置螺母，保护装置螺杆下端与保护装置底座固定，保护装置螺杆上端可以插入浮动框架(2)预留的孔内，保护装置螺杆上端与浮动框架预留的孔周围保持3mm-5mm间隙，在非测力状态，被测物体和浮动框架重量通过保护装置(5)传给固定框架，保护被测物体在遭受非正常力时免受损坏。

2.根据权利要求1所述的一种气浮式风洞测力装置，其特征在于：悬浮高度在微米级，是指：气浮支撑装置(4)底部距离支撑平台(8)高度在微米级。

3.根据权利要求1所述的一种气浮式风洞测力装置，其特征在于：被测物体重量在其自身侧向方向，是指垂直于轴向与竖直方向共同所在的平面的方向。

4.根据权利要求1所述的一种气浮式风洞测力装置，其特征在于：根据被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)的读数，得到作用于被测物体轴向方向的阻力F，具体如下：

风洞中无来流时，被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)的读数为U1；风洞试验时，风洞中有来流，被测物体轴向方向设置的高精度测力传感器组件(3)的读数为U2，读数的变化ΔU＝U2-U1；

F＝kΔU；k为设定的校准系数。

5.根据权利要求4所述的一种气浮式风洞测力装置，其特征在于：校准系数k确定方式如下：

通过校准装置(6)进行砝码加载，得到加载数据，通过加载数据计算得到校准系数k的值。

6.根据权利要求4所述的一种气浮式风洞测力装置，其特征在于：k为设定的校准系数，取1.04kg/V。

7.根据权利要求1所述的一种气浮式风洞测力装置，其特征在于：固定框架(1)固定在风洞中的试验段下洞壁。

8.根据权利要求1所述的一种气浮式风洞测力装置，其特征在于：通过被测物体侧向方向对应的四个高精度测力传感器组件(3)输出读数，测量被测物体有侧滑角时的侧向力和偏航力矩。