為測量和分析作用在風洞中的飛機試驗模型的三個軸(x、y、z)上的力和力矩,需要可以承受最惡劣的試驗條件的具有最高精度的特殊天平。
這種天平是特制的,安裝有應變計,具有很多優(yōu)點:結構緊湊,易于安裝,可以遠程控制測量選項,可靠等等。
原來的用于超音速風洞飛機模型試驗的天平如圖1所示。軸向力通過天平內部中點(AA')附近的四個短側臂測量。其它五個分力在兩個對稱部分上測量, 每個部分包括帶三個臂的套。這種復雜的結構是用有限元分析的方法研究的;用計算機計算722個ISO參量元件的載荷和1,536個節(jié)點的位移。
天平的彈性尾部從一塊ARMCO17-4PH上用電侵蝕的方法用最高精度生產,并進行了冶金處理以保證允許拉伸強度大于400 MPa(N/mm2)。它長353 mm,直徑為50.8 mm。
由于兩種要求有矛盾,選擇了HBM的Y系列箔應變計,標準電阻如下:空間要求120Ω;帶四個或八個主動應變計的六個惠斯登電橋的總電源(不超過5V)要求為350Ω(圖1)。
對往風洞天平上聯(lián)接應變計的理想方法進行了復雜的機械分析和電分析,以提高靈敏度和擾動影響補償。HBM的SG250材料的透明蓋(圖2)用于提供額外的保護。
HBM使用一簡單型的KWS-6T/5多通道測量放大器對應變計的穩(wěn)定性和靈敏度進行了初始測量,該放大器雖然很老了,但功能還非常的準確。
力:
- axial X = 2,850 N
- lateral Y = 9,650 N
- normal Z = 14,700 N
力矩:
- Roll l = 320 Nm
- Pitch m = 820 Nm
- Yaw n = 760 Nm
Dr.-lng. Dan-Mihai Stefanescu是布加勒斯特的“Elie Carafoli”羅馬尼亞宇航學會度量和儀器設備部的負責人,VDE的特別成員和IMEKO TC-3的羅馬尼亞代表(力,質量和扭矩測量)).