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申请/专利权人：中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所

摘要：高精度螺旋桨同步旋转测力装置及校准方法，属于风洞应变天平领域。本发明包括支撑系统、驱动系统、传动系统和加载系统，支撑系统上安装有传动系统和加载系统，支撑系统下方设置有驱动系统，所述传动系统包括轴套、天平、轴承座、传动轴、从动皮带轮和滑环组件，传动轴通过轴承座转动安装于支撑系统顶部，传动轴上固定安装有从动皮带轮，从动皮带轮与驱动系统建立连接，传动轴一端安装有滑环组件，传动轴另一端通过天平安装有轴套，轴套与天平转动连接，轴套与加载系统建立连接。本发明研发目的是为了解决螺旋桨测量天平缺少动态测力校准的问题，在天平静态校准的基础上进行高转速动态标定，更加贴合真实风洞试验状态。

主权项：1.高精度螺旋桨同步旋转测力装置，其特征在于：包括支撑系统（1）、驱动系统（2）、传动系统（3）和加载系统（4），支撑系统（1）上安装有传动系统（3）和加载系统（4），支撑系统（1）下方设置有驱动系统（2），所述传动系统（3）包括轴套（31）、天平（32）、轴承座（33）、传动轴（34）、从动皮带轮（35）和滑环组件（36），传动轴（34）通过轴承座（33）转动安装于支撑系统（1）顶部，传动轴（34）上固定安装有从动皮带轮（35），从动皮带轮（35）与驱动系统（2）建立传动连接，传动轴（34）另一端通过天平（32）安装有轴套（31），轴套（31）与天平（32）转动连接，轴套（31）与加载系统（4）固定连接；所述加载系统（4）包括顶部牵引钢带（41）、顶侧转向滚轮（42）、前侧牵引钢带（43）、前侧转向滚轮（44）、砝码杆（45）、底侧加载砝码（46）、顶侧加载砝码（47）和前侧加载砝码（48），顶侧转向滚轮（42）转动安装位于轴套（31）一侧的支撑系统（1）上，顶部牵引钢带（41）一端与轴套（31）顶部固定连接，顶部牵引钢带（41）另一端经过顶侧转向滚轮（42）后，通过砝码杆（45）与顶侧加载砝码（47）建立固定连接，前侧转向滚轮（44）转动安装位于轴套（31）前侧的支撑系统（1）上，前侧牵引钢带（43）一端与轴套（31）前侧固定连接，前侧牵引钢带（43）另一端经过前侧转向滚轮（44）后，通过砝码杆（45）与前侧加载砝码（48）建立固定连接，轴套（31）底部通过砝码杆（45）与底侧加载砝码（46）建立固定连接；还包括高精度螺旋桨同步旋转测力校准方法，是依托于所述的高精度螺旋桨同步旋转测力装置实现的，包括以下步骤：步骤1，编制底侧加载砝码（46）、顶侧加载砝码（47）和前侧加载砝码（48）的砝码加载表；步骤2，启动伺服电机，从小转速逐渐增大至目标转速；步骤3，根据砝码加载表，分别对加载系统（4）的底侧加载砝码（46）、顶侧加载砝码（47）和前侧加载砝码（48）进行砝码加载；步骤4，天平（32）感受到来自加载系统（4）的力，根据砝码加载表，每次砝码加载，均会产生不同的电压增量信号，并通过滑环组件（36）传输至采集系统后进行数据处理，计算得到动态加载载荷，即天平（32）受到的真实载荷；在所述步骤4的数据处理时，得到天平公式，并计算得到动态加载载荷后，与理论加载值进行对比验证；所述天平公式分为隐式公式和显式公式两种：所述天平公式为隐式公式时的计算步骤如下：步骤4.11，试验前采集天平（32）测量的砝码加载表各单元零点数据，试验中根据砝码加载表，采集天平（32）测量的砝码加载表各单元测量数据，两个数据作差得到六组电压差值为△U1、△U2...△U6；步骤4.12，根据天平静校组桥方式得到测量单元Y、X、...Mz的电压增量，即△UY、△UX、...△UMz；步骤4.13，根据天平静校证书天平公式表中找到六个主项系数，计算得到六项力初始值，如下： ；其中，为测量单元Y的主项力初始值，为测量单元Y的主项系数，为测量单元Y的电压增量，为测量单元Mz的主项力初始值，为测量单元Mz的主项系数，为测量单元Mz的电压增量，为测量单元My的主项力初始值，为测量单元My的主项系数，为测量单元My的电压增量；步骤4.14，通过天平静态校准得到公式矩阵，公式矩阵每一列就是一个分量的公式，第一列就是测量单元Y向力的公式，扣除第4.13步计算的主项系数之外的其他项系数为干扰项系数，每个分量有26项干扰项，测量单元Y和测量单元My的计算公式如下： ；式中，为第i+1步的测量单元Y的干扰项计算值，为Mz对测量单元Y的干扰项系数，为第i步测量单元Mz的计算值，为测量单元Mx对测量单元Y的干扰项系数，为第i步测量单元Mx计算值，为Z和测量单元My对测量单元Y的二次项干扰系数，为第i步测量单元Z的计算值，为第i步测量单元My的计算值，为第i+1步的测量单元My的干扰项计算值，为Mz对测量单元My的干扰项系数，为测量单元Mx对测量单元My的干扰项系数，为Z和测量单元My对测量单元My的二次项干扰系数；另外，首次计算此步骤中Yi、Mzi、Mxi、Xi、Zi和Myi就是步骤4.13计算的六个主项力i=0时，循环此步骤时用的Yi、Mzi、Mxi、Xi、Zi和Myi需使用主项力加干扰项得到的新六分量力，即步骤4.15的计算结果，其中Yi为第i步测量单元Y的计算值，Mzi为第i步测量单元Mz的计算值，Mxi为第i步测量单元Mx的计算值，Xi为第i步测量单元X的计算值，Myi为第i步测量单元My的计算值；步骤4.15，计算测量单元Y、Mz、Mx、X、Z和My的新六分量力，如下： ；式中，为测量单元Y的干扰项计算值，为测量单元Mz的干扰项计算值，为测量单元My的干扰项计算值；步骤4.16，根据步骤4.15计算的新六分量力，循环步骤4.14和步骤4.15，循环7次以上或各分量力的变化量小于0.01%为止，如下： ；其中，为第i+1步的测量单元Y计算值，为第i+2步的测量单元Y计算值，为第i+2步的测量单元Y干扰项计算值，为第i+1步的测量单元Mz计算值，为第i+2步的测量单元Mz干扰项计算值，为第i+1步的测量单元Mz干扰项计算值，为第i+2步的测量单元My干扰项计算值，为第i+1步的测量单元My计算值；将最终变化量小于0.01%的新六分量力判定为最终计算得到的动态加载载荷。

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