Трехкомпонентные аэродинамические тензовесы

В статье рассматривается воздействие потока на модели, исследуемые в аэродинамических трубах. Для определения силового воздействия потока на исследуемую модель предложен более точный и надёжный метод непосредственного измерения сил и моментов с помощью аэродинамических тензометрических весов. При решении плоской задачи для симметричной модели при нулевом угле скольжения предлагается конструкция трёхкомпонентных весов, измеряющих подъёмную силу, силу лобового сопротивления и момент тангажа. Для исключения взаимодействие между поддерживающими устройствами и моделью, которое вызывает возмущения в потоке вблизи модели, весы располагаются вне модели и рабочей части аэродинамической трубы. Компоненты аэродинамической силы и момента, действующие на модель, измеряются при помощи тензодатчиков сопротивления, преобразующих деформации упругого элемента в изменение электрического сопротивления, которое измеряется прибором, соединенным с соответствующей измерительной схемой. Выбор тензодатчиков в качестве весовых элементов обусловлен их весьма малыми размерами и весом, возможностью измерения очень незначительных относительных деформаций упругих элементов, малой инертностью, что позволяет измерять не только статические, но и динамические нагрузки, а также возможностью дистанционных измерений. Для компенсации влияние различных источников погрешностей, повышения чувствительности и обеспечения большей точности измерений тензодатчики соединены по мостовой схеме и включены во все четыре плеча моста. Деформация горизонтальной измерительной балки вызывает изменение сопротивления не только в тензодатчиках, измеряющих момент тангажа, но и в тензодатчиках, предназначенных для измерения подъемной силы. Так как конструкция весов не позволяет электрически разделить эти компоненты, то влияние момента тангажа на величину подъемной силы определяется в процессе тарировки и оценивается с помощью специального графика влияния, построенного по результатам тарировочных данных. При тензометрических измерениях выходные величины сил и момента, действующих на испытуемую модель, получаются в виде соответствующих показаний прибора, измеряющего электрические сигналы, пропорциональные приложенным силам. Для перевода приборных данных в величины сил и моментов производится совместная тарировка весов и приборов с цељю получения тарировочных коэффициентов. Дополнительные составляющие аэродинамических сил и моментов, создаваемые державкой, определяются путем её продувки в присутствии модели. Приведены расчетные зависимости для определения составляющих аэродинамического воздействия. Величины коэффициентов аэродинамических сил и моментов даются в поточной системе координат. Дано заключение о том, что использование тензометрических весов позволяет значительно сократить время проведения эксперимента и повысить точность определения исследуемых параметров по сравнению с весами механического типа.