盒式应变天平系统理论模型研究

有限元方法在进行盒式应变天平的动态分析时,网格要求高,计算量大,对计算机的计算能力有一定要求。若在天平的设计过程中出现改变模型的情况,或者在风洞试验中出现应变天平测力不准确的问题,都会相应的改变应变天平的有限元模型,从而造成工作过程的反复重复。针对此问题,提出并建立了与盒式应变天平系统等效的质量-弹簧-阻尼系统理论模型,建立了该理论模型的动力学微分方程。在ANSYS有限元分析的基础上,通过将二维有限元模型在三种不同的载荷加载情况下的分析数据与理论模型的计算数据进行比较,验证了该理论模型的正确性与合理性。该质量-弹簧-阻尼系统在风洞试验中具有很大的应用潜力。     

大攻角旋转天平支撑系统的设计与研究

在对飞机尾旋特性进行分析和预测时,要求获得该飞机的动稳定性导数,这些参数值不能用理论方法计算,必须用风洞试验方法确定。为此,设计了大攻角旋转天平支撑系统,此系统可测定飞机模型在不同姿态角下绕风轴以一系列恒定的角速率旋转时的气动特性。文中简要介绍了研究飞机尾旋的重要性和研究尾旋的方法以及用于低速风洞的大攻角旋转天平支撑系统的总体设计方案、试验能力,该支撑系统角度变化范围大、精度高、风洞的堵塞度小以及支架干扰量小,试验数据的精准度达到了较高的水平,可用于分析、预测飞机的尾旋特性。     

热力耦合作用下的风洞应变天平校准技术

为研究温度对风洞应变天平测量的影响,以热力耦合作用下的天平校准技术为着力点,通过响应面实验设计方法确立热力耦合加载矩阵,基于六自由度校准系统及构建的温度环境对一台六分量风洞应变天平实施热力耦合加载,采用多元回归方法建立了包含温度、力、力矩参数的天平公式,最后利用验证载荷检验天平公式的准确性,检验结果显示：温度及力/力矩载荷作用下,天平各分量的综合加载误差优于0.3%;天平公式能准确表征天平在热力耦合作用下的综合性能。研究结果表明,热力耦合作用下的风洞应变天平校准技术能够用于评定及修正温度对天平测量的影响。     

基于并联机构的六分量并联天平及其力雅可比矩阵研究

为了由感测力导出被测模型受力 ,必须研究基于Stewart平台六维力传感器的力变换关系。本文将并联机构引入风洞天平 ,提出了并联天平的概念 ,应用并联机构学理论 ,对并联天平实现的关键理论问题即天平感测力与被测模型上所受的六维力的转化关系进行了研究 ,得到了二者转化的力雅可比矩阵 ,同时推导出基于 5个基本结构参数的雅可比矩阵条件数 ,并用数值算例加以验证。为该类天平的优化和设计奠定了理论基础     

测力传感器分路校准改进方法的校准误差研究

在飞机结构强度试验中,测力传感器通常采用分路校准方法来检验其准确性,为了减少试验中更换校准电阻的工作量,提出了一种测力传感器分路校准改进方法,并在试验中得到验证。本文以该改进方法为基础,对该方法的校准误差进行深入研究,理论推导出校准电阻与校准误差的关系,进而确定了更换校准电阻导致校准误差变化的趋势和范围,并通过试验验证了理论分析结论的正确,为验证该改进方法的准确性和可行性提供了重要理论依据,对该改进方法在飞机结构强度试验中的应用有参考指导意义。     

分布式支撑风洞试验模型天平系统设计技术

本文以飞翼类飞机为研究对象,基于分布式支撑这种技术形式,设计一套模型和翼下使用的两台天平,该模型需满足正常试验和支架干扰试验的安装要求,并预留内式杆式天平和翼下天平使用接口。通过对模型、天平及支撑结构整体进行有限元分析发现,天平的部分测力元件存在超量程的问题,需要对模型中央连接板和翼下天平进行优化设计。     

某型跨超声速风洞测力中部支架结构设计

测力中部支架是某型跨超声速风洞模型支撑系统的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到试验过程中模型姿态角的控制。首先,针对现有测力中部支架在型号试验中滚转角间隙过大的问题,将自锁式双导程蜗杆传动应用到风洞测力中部支架机构中,同时考虑到气动载荷较大的问题,增加了滑块及胀套两个锁紧环节,成功解决了试验中测力中部支架传动机构锁紧的难题;然后,对蜗杆传动的强度进行了校核,对支撑体、主轴进行了有限元分析,研究静载情况下支撑体、主轴的受力及变形;最后,对新、旧测力中部支架进行了风洞标模试验对比,结果表明,测力中部支架结构设计合理,风洞标模试验数据相关性良好,表明新测力中部支架的研制是成功的,可应用于型号试验。     

悬挂式测力天平频响函数研究

对风洞天平进行动态特性研究有助于评估天平结构设计的合理性,频响函数可以直观反映测试系统的动态特性.针对一种新型悬挂式测力天平,设计一种动态标定装置并进行了相关实验.采用电磁铁和砝码对飞行器模型施加负阶跃载荷,由输入载荷和天平输出辨识频响函数.辨识频响函数时,通过布莱克曼窗和数据段重叠对数据进行预处理以回避周期延拓问题....     

温变小空间下高频六维气动力天平研究

风洞天平是飞行器模型风洞试验的关键测力设备。近年来随着飞行器模型设计复杂度及流场速度提高,对天平的体积、温度敏感性及动态特性要求越来越高。为提高天平的动态性能的同时减小其尺寸,文中提出了石英晶片分区面域电荷采集的压电式六维力测量方法。针对风洞高速流场的气动热影响,选择不同天平材料进行热力学仿真分析。为提高天平刚度,对天平部件的结构尺寸进行参数化仿真。最后对压电杆式天平进行静动态标定及温度敏感性实验,结果表明：天平非线性误差不超过1.31%,重复性误差低于1%,固有频率高于2 700 Hz,温度影响相对变化量为0.5%,满足测试需求。     

脉冲风洞天平动态标定加载系统设计

由于脉冲风洞试验时间短,冲击载荷大,试验过程有强烈振动,影响天平的测力精度,因此,需要对天平模型进行动态标定.针对风洞天平的动态标定所需要的高频率、重载荷稳定的动态力,设计了一套动态力加载系统.机械结构运用电动机带动丝杠副的结构设计,控制部分采取嵌入式PC,在系统内虚拟出软PLC.传感器检测模块和电动机驱动模块等通过EtherCAT总线与软PLC通讯,实现硬件的模块化集成.经试验测试,该系统能满足风洞天平的测试要求.     

8m×6m低速风洞特大攻角试验设备液压系统故障排除

8米×6米低速风洞特大攻角试验设备,是"十一五"期间新研制的一套飞机模型风洞试验支撑装置,目的是实现飞机模型在特大攻角状态下的风洞试验。该设备的液压系统可实现试验模型各种高难状态的自动驱动与控制,液压系统主要由液压泵站(油源)、七个(四组)伺服液压缸及其控制元件等组成。该系统于2006年投入使用,在2007年初的一次试验中,模型上行出现了失控故障,致使模型撞到风洞上洞壁,直接导致模型和试验天平损坏。本文简要地介绍了该系统的原理、故障现象、故障排除以及系统改进。     

基于非正交并联机构的天平校准复位系统的设计开发

精度是天平校准设备研制的核心问题。天平载荷越大,精度实现越困难。为实现大载荷条件下的天平校准精确复位,研究了在多个领域有成熟应用先例的非正交并联机构其应用于天平校准复位系统的可能性和先进性。通过计算和分析,验证了并联机构应用于天平校准复位领域,对于提高天平校准系统的精度和效率有重要意义。     

过失速大迎角条件下推力矢量飞机机动仿真

推力矢量飞机是我国下一代飞机发展的必然趋势。在过失速大迎角飞行条件下,常规舵面失去了操纵能力,需要开发新型控制律算法来研究推力矢量和推力对飞行性能的影响。本文推导和综合了推力矢量飞机运动方程,推力矢量喷管模型和传感器、作动器模型,并且提出采用后退区间优化控制算法作为研究飞机在过失速大迎角飞行条件下的鲁棒跟踪控制律。仿真验证了在飞行扩展包线中,只有推力矢量和推力配合使用才能保证飞机准确跟随驾驶指令飞行,对下一代飞机设计打下一定的基础。     

基于时滞LQR算法的风洞模型振动控制试验研究

为有效抑制风洞试验中飞行器模型的振动,利用气动力学与机械动力学的观点分析了风洞模型的振动原因及特点,并建立了风洞模型—测力天平—风洞支杆所组成的悬臂梁系统的二阶模型。针对飞行器模型振动控制中的时滞问题,分析了时滞现象产生的原因及对风洞试验飞行器模型振动控制的影响,并利用基于所测振动信号与作动器信号的基频傅里叶变换方法实现了基频处的时滞量辨识。基于辨识出的时滞量分别分析研究考虑时滞问题与未考虑时滞问题的风洞模型振动控制状态方程,并设计时滞补偿线性二次型调节器控制算法。搭建地面试验系统,通过地面锤击试验验证得知,相比未考虑时滞问题的线性二次型调节器,时滞补偿线性二次型调节器控制算法具有较好的控制效果,能够更加稳定有效地对风洞模型振动进行控制。     

异形天平支杆的加工工艺

天平支杆是风洞测力试验中常用的一种重要部件。文中针对一根异形天平支杆,进行工艺分析,制定合理的加工方案。该支杆加工的成功案例,为以后类似零件的加工提供了可借鉴的经验。     

航空发动机推力销水平推力校准试验技术研究

为了得到航空发动机推力与推力销应变输出之间的线性关系,利用自行研制的载荷标定试验设备,对推力销的推力进行了校准试验.分别利用剪力应变桥和弯矩应变桥的改装测试方式,通过施加不同的水平推力对推力销的应变输出进行测量,得到推力销应变计输出与载荷的关系,即可得到载荷标定方程.通过数据处理与线性拟合的结果表明,两种应变测量方法均具有良好的线性度和重复性,均可用于航空发动机车台试验的推力测量.     

杆式风洞应变天平动态实验、建模与补偿

杆式应变天平是一种6维力传感器,在风洞实验中测量飞行器模型所受的各个方向的力和力矩.但是,其动态响应的超调量大,调节时间长,即动态性能差,无法满足动态测试的要求.为此,设计了应变天平动态标定装置,进行动态标定实验;基于实验数据建立应变天平的动态数学模型,给出性能指标;研制基于DSP的动态校正系统,实现对应变天平6路输出信号的动态补偿,以加快应变天平的动态响应.所建的模型和所研制的系统得到实验结果的验证.     

基于推力销应变计改装的发动机推力测量方案与推力销校准试验研究

以发动机推力测量为目标需求,基于发动机推力销在飞机上的布局形式及安装状态,分析其受力状况,对于三点布局的发动机安装状态而言,左右两侧推力销各承受发动机50%的推力。在此基础上通过建模仿真得到不同类型作用力(推力重力)对不同位置切向应变的影响规律。在推力销上进行应变计改装组成推力测量电桥,并通过与推力校准试验结果对比分析,验证仿真计算的准确性,说明在推力销上进行应变计改装进行推力测量方法的可行性。     

杆式应变天平弧形断开槽结构特性研究

参考国外某杆式天平弧形断开槽结构,针对某大型运输机专用天平,进行改进设计和对比,分析了两种结构天平的性能差异。结果表明,采用弧形槽实现天平上下框体断开,能有效改善杆式天平强度、刚度和组合测量元件应变分布等性能。同时,展望了弧形断开槽结构天平的风洞试验应用前景。文中的分析方法和结论对大纵向载荷类型风洞测力试验天平的研制具有一定的借鉴意义。     

中国成功攻克涡扇发动机反推力风洞试验技术

<正>中国首次TPS反推力试验日前在中国空气动力研究与发展中心低速所8m×6m风洞圆满完成。这标志着中国从此具备TPS正反推力风洞试验能力,对中国飞行器尤其是大型飞机的研制具有重要意义。TPS英文全称为Turbofan-Poered-Simulator,即涡扇动力模拟,是大型涡扇发动机必须进行的一项试验。