本发明专利技术公开了一种机翼升力测量实验装置及其测量方法，属于机械测量领域。该机翼升力测量实验装置包括测量电路和具有气流通道的风洞，气流通道的外侧壁安装有支架，支架上安装有水平的悬梁臂，悬梁臂的另一端延伸至气流通道内，悬梁臂延伸至气流通道内的一端安装有可拆卸的连接杆，连接杆的另一端设置有机翼；测量电路包括电源和悬梁臂靠近支架的一端上设置的4个应变片，4个应变片首尾相接形成全桥，其中2个应变片位于悬梁臂的第一面，另外2个应变片位于与第一面相对的第二面，电源两端分别与位于同一面的两个应变片之间的节点连接；全桥上的另外两个节点构成输出端，输出端依次通过信号放大模块和滤波模块后与电压测量装置连接。
Experimental device and measurement method of wing lift
【技术实现步骤摘要】
机翼升力测量实验装置及其测量方法
本专利技术涉及机械测量领域，具体涉及一种机翼升力测量实验装置及其测量方法。
技术介绍
机翼升力测量是流体力学中典型的实验项目。常用的测量装置由风洞和三分力测量天平组成，事先需通过静力校测，得到天平读数与气动力间的函数关系，其校测过程繁琐，且设备造价昂贵。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术旨在提供一种标定过程简单且造价便宜的机翼升力测量实验装置及其测量方法。为了达到上述专利技术创造的目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种机翼升力测量实验装置，其包括测量电路和具有气流通道的风洞，气流通道的外侧壁安装有支架，支架上安装有水平的悬梁臂，悬梁臂的另一端延伸至气流通道内，悬梁臂延伸至气流通道内的一端安装有可拆卸的连接杆，连接杆的另一端设置有机翼；测量电路包括电源和悬梁臂靠近支架的一端上设置的4个应变片，4个应变片首尾相接形成全桥，其中2个应变片位于悬梁臂的第一面，另外2个应变片位于与第一面相对的第二面，电源两端分别与位于同一面的两个应变片之间的节点连接；全桥上的另外两个节点构成输出端，输出端依次通过信号放大模块和滤波模块后与电压测量装置连接。进一步地，应变片为电阻式应变片，粘接在悬梁臂上。进一步地，位于同一面的应变片之间的连线与悬梁臂的中心线垂直，4个应变片位于矩形的4个顶角，矩形所在平面与悬梁臂所在平面垂直。进一步地，位于同一面的两个应变片的中心点与悬梁臂的固定端之间的距离为50-70mm。进一步地，悬梁臂为钢片。进一步地，悬梁臂的尺寸为260mm*30mm*2mm。进一步地，机翼和连接杆由3D打印成型，且材质均为ABS。进一步地，连接杆的截面呈倒T形，实现连接杆可拆卸连接的部件包括悬梁臂上开设的两个安装孔、连接杆底部开设的螺纹孔以及与螺纹孔配合的螺栓螺母。进一步地，悬梁臂与支架可拆卸连接。另一方面，提供一种基于本方案设计的机翼升力测量实验装置的测量方法，其包括：安装连接杆之前，在连接杆与悬梁臂预连接位置中心处逐个加载a个质量为m的砝码；并记录每次加载砝码后电压测量装置上的电压值，得到改变Δmg与电压值变化量ΔU之间的对应关系；安装连接杆，并记录当前电压测量装置上的电压值Uo；开启气流产生装置，待气流通道内的气流达到设定条件后，记录当前电压测量装置上的电压值Uc，之后计算机翼受到的升力：其中，F为机翼受到的升力。本专利技术的有益效果为：基于悬梁臂受力变形原理利用4个应变片将升力变化转换为输出端电压的变化，并经信号放大模块和滤波模块将电压放大和滤波从而得到更加稳定、精确且明显的电压变化，进而完成了机翼升力的测量。同时该机翼升力测量实验装置除原有风洞外，其他装置或元件的总价低，进而实现了更低的造价。安装连接杆前，在连接杆与悬梁臂预连接位置中心处逐个加载a个质量为m的砝码，并记录每次加载砝码后电压测量装置上的电压值，得到改变Δmg与电压值变化量ΔU之间的对应关系即完成了标定，该标定过程简单有效。附图说明图1为具体实施例中，本机翼升力测量实验装置应用时的局部正视图；图2为图1中悬梁臂的正视图；图3为图1中悬梁臂的俯视和仰视图；图4为图1中机翼和连接杆的正视图；图5为图1中机翼和连接杆的左视图；图6为图1中机翼和连接杆的后视图；图7为图1中机翼和连接杆的立体结构示意图；图8为具体实施例中，测量电路的原理图。其中，1、气流通道；2、机翼；3、连接杆；4、支架；5、悬梁臂；6、应变片；7、安装孔。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式做详细说明，以便于本
的技术人员理解本专利技术。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1和图2所示，该机翼升力测量实验装置，包括测量电路和具有气流通道1的风洞，气流通道1的外侧壁安装有支架4，支架4上安装有水平的悬梁臂5，悬梁臂5的另一端延伸至气流通道1内，悬梁臂5延伸至气流通道1内的一端安装有可拆卸的连接杆3，连接杆3的另一端设置有机翼2。测量电路包括电源和悬梁臂5靠近支架4的一端上设置的4个应变片6，4个应变片6首尾相接形成全桥，其中2个应变片6位于悬梁臂5的第一面，另外2个应变片6位于与第一面相对的第二面，电源两端分别与位于同一面的两个应变片6之间的节点连接；全桥上的另外两个节点构成输出端，输出端依次通过信号放大模块和滤波模块后与电压测量装置连接。本文中悬梁臂5的另一端延伸至气流通道1内包括悬梁臂5的另一端位于气流通道1的截面内部轮廓范围内，同时也包括气流通道1的另一端位于气流通道1口、且并非位于气流通道1的截面内部轮廓范围内。实施时，如图1所示，本方案优选悬梁臂5为钢片，其尺寸为260mm*30mm*2mm。悬梁臂5另一端位于气流通道1口、且并非位于气流通道1的截面内部轮廓范围内。应变片6为电阻式应变片，粘接在悬梁臂5上。如图3所示，位于同一面的应变片6之间的连线与悬梁臂5的中心线垂直，4个应变片6位于矩形的4个顶角，矩形所在平面与悬梁臂5所在平面垂直。并且，位于同一面的两个应变片6的中心点与悬梁臂5的固定端之间的距离为50-70mm。如图4-7所示，机翼2和连接杆3由3D打印成型(也即机翼2和连接杆3一体成型)，且材质均为ABS。连接杆3的截面呈倒T形，实现连接杆3可拆卸连接的部件包括悬梁臂5上开设的两个安装孔7、连接杆3底部开设的螺纹孔以及与螺纹孔配合的螺栓螺母。其中，电压测量装置为电压表。如图8所示，四个电阻式应变片R1-R4为同一型号，且均为350Ω，电源Em为10V直流电源，电阻R5为1KΩ，电阻R6为1KΩ，电阻R7为47KΩ，电阻R8为47KΩ，电阻R9为1.8KΩ，电阻R10为10KΩ，电容C为0.33uF，VOUT接电压表。R1和R4位于悬梁臂5的同一面，R2和R3位于悬梁臂5的另一面。其中，悬梁臂5与支架4可拆卸连接，通过钳子实现悬梁臂5与支架4之间的可拆卸连接。另一方面，本方案还提供一种基于本方案设计的机翼升力测量实验装置的测量方法，其包括：安装连接杆3之前，在连接杆3与悬梁臂5预连接位置中心处逐个加载a个质量为m的砝码；并记录每次加载砝码后电压测量装置上的电压值，得到改变Δmg与电压值变化量ΔU之间的对应关系，即完成标定过程；安装连接杆3，并记录当前电压测量装置上的电压值Uo；开启气流产生装置，待气流通道内的气流达到设定条件后，记录当前电压测量装置上的电压值Uc，之后计算机翼2受到的升力：其中，F为机翼2受到的升力。整个过程中，外力作用会导致悬臂梁表面发生变形，从而导致应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.机翼升力测量实验装置，包括具有气流通道的风洞，其特征在于，包括测量电路，所述气流通道的外侧壁安装有支架(4)，所述支架(4)上安装有水平的悬梁臂(5)，所述悬梁臂(5)的另一端延伸至气流通道内，所述悬梁臂(5)延伸至气流通道内的一端的安装有可拆卸的连接杆(3)，所述连接杆(3)的另一端设置有机翼(2)；/n所述测量电路包括电源和悬梁臂(5)靠近支架(4)的一端上设置的4个应变片(6)，4个应变片(6)首尾相接形成全桥，其中2个应变片(6)位于悬梁臂(5)的第一面，另外2个应变片(6)位于与第一面相对的第二面，所述电源两端分别与位于同一面的两个应变片(6)之间的节点连接；所述全桥上的另外两个节点构成输出端，所述输出端依次通过信号放大模块和滤波模块后与电压测量装置连接。/n
【技术特征摘要】
1.机翼升力测量实验装置，包括具有气流通道的风洞，其特征在于，包括测量电路，所述气流通道的外侧壁安装有支架(4)，所述支架(4)上安装有水平的悬梁臂(5)，所述悬梁臂(5)的另一端延伸至气流通道内，所述悬梁臂(5)延伸至气流通道内的一端的安装有可拆卸的连接杆(3)，所述连接杆(3)的另一端设置有机翼(2)；
所述测量电路包括电源和悬梁臂(5)靠近支架(4)的一端上设置的4个应变片(6)，4个应变片(6)首尾相接形成全桥，其中2个应变片(6)位于悬梁臂(5)的第一面，另外2个应变片(6)位于与第一面相对的第二面，所述电源两端分别与位于同一面的两个应变片(6)之间的节点连接；所述全桥上的另外两个节点构成输出端，所述输出端依次通过信号放大模块和滤波模块后与电压测量装置连接。
2.根据权利要求1所述的机翼升力测量实验装置，其特征在于，所述应变片(6)为电阻式应变片，粘接在悬梁臂(5)上。
3.根据权利要求1所述的机翼升力测量实验装置，其特征在于，位于同一面的应变片(6)之间的连线与悬梁臂(5)的中心线垂直，4个应变片(6)位于矩形的4个顶角，所述矩形所在平面与悬梁臂(5)所在平面垂直。
4.根据权利要求3所述的机翼升力测量实验装置，其特征在于，位于同一面的两个应变片(6)的中心点与悬梁臂(5)的固定端之间的距离为50-70mm。
5.根据权利要求1所述的机翼升力...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，梁栋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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