Аэродинамические весы, располагаемые внутри модели

Вторым типом аэродинамических весов являются весы, располагаемые внутри модели. Измерительным устройством этих весов является упругий элемент с наклеенными на него тензодатчиками, включаемыми в мостовую схему. Применение таких весов требует исключения силы, действующей на поддерживающее устройство. При сверхзвуковых скоростях наименьшее влияние на обтекание модели имеет поддерживающее устройство в виде консольной державки, при этом чувствительный элемент устанавливается в сочленении модели с державкой или в самой державке (Рис. 7.30).

Рис. 7.30. Установка тензометрических весов:

а) — внутри модели; б) — в державке;

1— модель, 2 — консольная державка, 3 — весы, 4 — обтекатель.

Несмотря на то, что точность тензометрических весов хуже чем механических, в настоящее время они получили наибольшее распространение, прежде всего благодаря простоте и удобству. Недостатком этих весов является необходимость частой тарировки и зависимость их показаний от температуры, в то время как обычные весы не меняют свои характеристики месяцами.

К тензометрическим весам предъявляются следующие требования:

- упругий элемент должен иметь высокую сигнальную деформацию при большом запасе прочности, отсутствии нелинейности и гистерезиса. Изготавливаются упругие элементы из высокопрочных легированных сталей (например, из стали 30ХГСА с термообработкой);

- малое взаимное влияние компонент сил и моментов;

- малая чувствительность к изменению температуры.

Поскольку в тензометрических весах изменение угла атаки осуществляется перемещением модели вместе с державкой, компоненты полной аэродинамической силы и момента измеряются в связной системе координат Оx₁,y₁,z₁ (Рис. 7.31).

Рис. 7.31. Тензометрические весы как стержень, изгибаемый в двух

плоскостях.

При этом удобно рассматривать попарно компоненты:

— нормальная сила —продольный момент (Y₁, M_z1),

— боковая сила — момент рысканья (Z₁, M_y1),

— тангенциальная сила — момент крена (Q₁, Mx₁).

Первые четыре составляющих вызывают изгиб консольного стержня, тангенциальная сила Q₁ его сжатие, а момент Mx₁ — кручение.

Простейшим упругим элементом, иллюстрирующим способы установки тензодатчиков и включение их в измерительные мосты, является консольная балка, показанная на рисунке 7.32.

Рис. 7.32. Схема установки тензодатчиков для измерения трёх компонентов силы R_x, R_y, R_z:

1, 2, 5, 6, 9, 10 — активные тензодатчики,

3, 4, 7, 8, 11, 12 — компенсационные тензодатчики

Вид упругого элемента определяется величиной нагрузки и частотой ее изменения, при этом они бывают несимметричными и симметричными (Рис. 7.33).

Рис. 7.33. Виды упругих элементов:

а) несимметричные, б) симметричные

Для определения моментов используют упругие элементы, работающие на скручивание (Рис. 7.34).

Рис. 7.34. Упругие элементы для измерения моментов:

а) и б) – измерение M_x1; в) – измерение M_z1(или M_y1)

Конструкция тензометрических весов определяется прежде всего количеством компонентов силовых факторов, которые необходимо измерить. На рисунке 7.35 показаны трехкомпонентные весы в которых использованы три смещенных вдоль оси Ох, упругих элемента, каждый из которых предназначен для измерения отдельного компонента.

Рис. 7.35. Трёхкомпонентные тензометрические весы.

На рисунке 7.36 показаны шестикомпонентные тензометрические весы с упругим элементом сложной формы, воспринимающим пять компонент. Осевой компонент Q₁ воспринимается упругим элементом, соединяющим неподвижную часть с задней частью консоли, присоединенной к державке.

Рис. 7.36. Шестикомпонентные весы АРА.

Дата добавления: 2014-01-07