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微型飞行器三分量天平介绍

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微型飞行器三分量天平介绍

气动天平,是测量模型空气动力的一种装置,由于空气动力的方向是变化的,故常按分量测量分类,气动力天平包括机械天平,应变式天平和磁悬挂天平,按测量的分力分为单分量天平,三分量天平,四分量天平,五分量天平和六分量天平。
 
本文介绍微型飞行器三分量天平的研究,目前微型飞行器以其体积小 、重量轻和良好的机动性能等优点已经成为国内外研究的热点 之一, 对其所进行的计算分析和风洞实验研究正方兴未艾, 而其中的微型飞行器模型实验需要的具有高精度和高灵敏度天平设计就成为要解决的关键技术之一
 
微型飞行器三分量天平介绍
微型飞行器测量天平的总体设计
微型飞行器实验主要测量模型的升力 、阻力和俯仰力矩, 以便研究它的气动规律和操稳性。天平作为模型气动力的测量设备, 不仅要精确测 量模型上的气动力, 还要作为支撑把模型可靠地固定在风洞中, 所以, 天平的连接形式和总体设计外形如图1所示,升力Y和俯仰力矩Mz测量 元件布置在水平轴线方向, 阻力X元件布置在竖直轴线方向, 并将测量元件和支杆设计为整体结 构。
 
元件结构形式选择 
常用天平复合元件有矩形截面 、三片梁式截面等 。元件形式选择的原则是 :对被测最大变形, 即对被测分量应变变化输出灵敏, 对其他分量具有最小应变, 达到减小其它分量对主测分量干扰的目的 。对于同时测力和力矩的天平复合元件通常采用三片梁形式, 中间梁测力, 两侧梁测力矩, 这样既可以减少力矩对力的干扰, 即把三片梁结构的中间梁从上、下表面处分别向两侧布置两片薄矩形片梁, 使得元件在力输出应变基本保持不变的情 况下, 增加截面的刚度。 在综合考虑早期设计的 单分量天平 、二分量天平和三分量天平结构优劣的基础上 , 用水平方向的四片梁测量升力和力矩, 用竖直方向的四片梁测量阻力, 大大改善了天平动态测量性能