本实用新型属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置。
背景技术：
在高速风洞中，为了完成带高压密封横向喷流效应试验，需要设计专用的试验装置。以往的试验装置通常采用一台天平、一根芯轴及轴承进行模型气动特性的测量，但是，这种试验装置需要进一步改进，具有以下缺点：一是无法模拟飞行器的喷流效应，从而造成试验状态与真实飞行状态存在较大差异，对大多数具有喷流功能的飞行器而言，通过这种试验装置无法获得精准的气动数据；二是采用一台天平同时、分别测量前段模型和后段模型的气动特性，在不带芯轴的情况下，天平的前段、后段会因共用一个刚度相对较弱的固定支撑段而造成彼此间的较大干扰，要修正该干扰则需要通过复杂的静态校准以及数据处理来完成，这将增加天平校准装置结构设计的复杂性以及天平校准的工作强度。
当前，亟需发展一种用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置。
本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特点是，所述的天平测力装置采用杆式天平，杆式天平的中心轴线上设置有芯轴，芯轴的中心轴线上设置有气流通道，气流通道的前端连通高压空气，气流通道的后端连通后段模型的横向喷流喷嘴；
芯轴从前至后依次套装有前天平、支撑横梁和后天平；前天平与芯轴之间从前至后依次安装有前天平角接触轴承对ⅱ和前天平角接触轴承对ⅰ；后天平与芯轴之间从后至前依次安装有后天平角接触轴承对ⅱ和后天平角接触轴承对ⅰ；
前天平和后天平均为五分量测力天平，前天平测量前段模型的法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩和滚转力矩，后天平测量后段模型的法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩和滚转力矩。
飞行器模型分为前段模型和后段模型，前段模型通过芯轴前端的前段模型连接端套装在芯轴的前天平上，后段模型通过芯轴后端的后段模型连接端套装在芯轴的后天平上。
进一步地，所述的前天平为中空杆式结构，从后至前依次包括前天平固定端、前天平过渡段、前天平中段和前天平轴承安装段；
前天平固定端与支撑横梁之间为圆柱间隙配合，前天平固定端与支撑横梁之间通过前天平定位键ⅰ和前天平定位键ⅱ进行滚转定位；
前天平过渡段的圆周表面设置有均匀分布的凹槽，每个凹槽内开有通孔，通孔内插入与支撑横梁配装的螺栓，通过拧紧螺栓实现前天平与支撑横梁的固定连接；前天平过渡段的端面还设置有密封槽，密封槽内安装有前天平密封圈ⅱ，通过前天平密封圈ⅱ实现前天平过渡段与支撑横梁之间的密封；
前天平中段的两端分别连接前天平的前部分测量元件和前天平的后部分测量元件；前天平的前部分测量元件由前天平法向力测量梁ⅰ、前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ、前天平法向力测量梁ⅱ和前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ组成；前天平的后部分测量元件由前天平俯仰力矩测量梁ⅰ、前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ、前天平俯仰力矩测量梁ⅱ和前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ组成；
前天平轴承安装段与芯轴之间的前天平角接触轴承对ⅱ和前天平角接触轴承对ⅰ之间还安装有轴套；前天平轴承安装段的前端从后至前依次套装有前天平轴承端盖、前天平密封端盖ⅰ和前天平密封端盖ⅱ；前天平轴承端盖与前天平轴承安装段之间通过沿周向均布的螺钉ⅰ顶紧固定；前天平密封端盖ⅰ与前天平轴承安装段之间通过周向均布的螺钉ⅱ顶紧固定，还通过前天平密封圈ⅰ密封；前天平密封端盖ⅰ与芯轴之间从后至前依次安装有密封圈ⅰ、密封挡环ⅰ和密封圈ⅱ；前天平密封端盖ⅱ与前天平密封端盖ⅰ之间通过周向均布的螺钉ⅲ顶紧固定。
进一步地，所述的前天平密封端盖ⅰ为台阶端盖，大端为前天平密封端盖ⅰ连接端，小端为前天平密封端盖ⅰ密封端。
进一步地，所述的前天平密封端盖ⅱ为台阶端盖，小端为前天平密封端盖ⅱ密封端。
进一步地，所述的前天平轴承端盖为台阶端盖，大端沿周向设置有通孔。
进一步地，所述的芯轴为中空杆式结构，芯轴前端的前段模型连接端为圆锥段ⅰ，前段模型连接端内开有螺纹孔ⅰ，通过锥配合连接平键定位螺钉ⅰ拧紧的方式固定前段模型；芯轴后端的后段模型连接端为圆锥段ⅱ，后段模型连接端内开有螺纹孔ⅱ，通过锥配合连接平键定位螺钉ⅱ拧紧的方式固定后段模型；芯轴的中段整体为等直段，在等直段的中部设置有凸起的等直的台阶段，台阶段的前端面为芯轴轴肩ⅰ，台阶段的后端面为芯轴轴肩ⅱ；芯轴的等直段上还开有对称的两组高压空气进气孔。
进一步地，所述的后天平为中空杆式结构，从前至后依次包括后天平固定端、后天平过渡段、后天平中段和后天平轴承安装段；
后天平固定端与支撑横梁之间为圆柱间隙配合，后天平固定端与支撑横梁之间通过后天平定位键ⅰ和后天平定位键ⅱ进行滚转定位；
后天平过渡段的圆周表面设置有均匀分布的凹槽，每个凹槽内开有通孔，通孔内插入与支撑横梁配装的螺栓，通过拧紧螺栓实现后天平与支撑横梁的固定连接；后天平过渡段的端面还设置有密封槽，密封槽内安装有后天平密封圈ⅱ，通过后天平密封圈ⅱ实现前天平过渡段与支撑横梁之间的密封；
后天平中段的两端分别连接后天平的前部分测量元件和后天平的后部分测量元件；后天平的前部分测量元件由后天平法向力测量梁ⅰ、后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ、后天平法向力测量梁ⅱ和后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ组成；后天平的后部分测量元件由后天平俯仰力矩测量梁ⅰ、后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ、后天平俯仰力矩测量梁ⅱ和后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ组成；
后天平轴承安装段的后端从前至后依次套装有后天平轴承端盖、后天平密封端盖ⅰ和后天平密封端盖ⅱ；后天平轴承端盖与后天平轴承安装段之间通过沿周向均布的螺钉ⅳ顶紧固定；后天平密封端盖ⅰ与后天平轴承安装段之间通过周向均布的螺钉ⅴ顶紧固定，还通过后天平密封圈ⅰ密封；后天平密封端盖ⅰ与芯轴之间从前至后依次安装有密封圈ⅲ、密封挡环ⅱ和密封圈ⅳ；前天平密封端盖ⅱ与前天平密封端盖ⅰ之间通过周向均布的螺钉ⅵ顶紧固定。
进一步地，所述的后天平密封端盖ⅰ为台阶端盖，大端为后天平密封端盖ⅰ连接端，小端为后天平密封端盖ⅰ密封端，后天平密封端盖ⅰ密封端沿周向设置有通孔。
进一步地，所述的后天平密封端盖ⅱ为台阶端盖，小端为后天平密封端盖ⅱ密封端。
进一步地，所述的后天平轴承端盖为台阶端盖，大端沿周向设置有通孔。
本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置由两台五分量测力天平、支撑横梁、芯轴、4对角接触轴承、2套高压旋转密封部件等组成。每台天平均为中空杆式结构，天平与支撑横梁采用圆柱配合与法兰连接方式。每台天平的测量元件采用5柱梁结构形式，5柱梁的中间柱梁内部中空，其余4个柱梁用作法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩和滚转力矩分量的测量。每台天平的轴承安装段均采用两对角接触轴承，两对角接触轴承采用背对背安装方式。
本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的芯轴通入高压空气，具有喷流模拟能力，使得直接力/气动力复合控制试验的模拟要素更加完备，试验状态更加接近飞行器的真实飞行状态。
本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的不同位置处加装有密封圈，解决了高压旋转密封难题，实现了动密封。
本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的支撑横梁刚度大，采用2台天平同时、分别测量前段模型和后段模型的气动特性，大幅降低了天平校准装置结构设计的复杂性、天平校准的工作强度以及数据处理难度，大幅提升了测量精准度。
本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置能够保证在具有良好动态密封性能的前提下，实现飞行器在带喷流效应状态下气动特性的精确测量，所获得的试验数据更加准确，能更好地指导飞行器气动/飞行力学一体化设计，进一步提升了飞行器的精细化研制水平。
附图说明
图1a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置的结构图；
图1b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置的结构图(ⅰ局部放大图)；
图1c为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置的结构图(ⅱ局部放大图)；
图1d为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置的结构图(ⅲ局部放大图)；
图2a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平结构图(主视图)；
图2b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平结构图(主剖视图)；
图2c为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平结构图(a-a剖面图)；
图2d为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平结构图(b-b剖面图)；
图2e为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平结构图(c-c剖面图)；
图3a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平密封端盖ⅰ结构图(主视图)；
图3b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平密封端盖ⅰ结构图(主剖视图)；
图4a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平密封端盖ⅱ结构图(主视图)；
图4b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平密封端盖ⅱ结构图(主剖视图)；
图5a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平轴承端盖结构图(主视图)；
图5b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的前天平轴承端盖结构图(主剖视图)；
图6为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的芯轴结构图；
图7a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平结构图(主视图)；
图7b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平结构图(主剖视图)；
图7c为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平结构图(a-a剖面图)；
图7d为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平结构图(b-b剖面图)；
图7e为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平结构图(c-c剖面图)；
图8a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平密封端盖ⅰ结构图(主视图)；
图8b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平密封端盖ⅰ结构图(主剖视图)；
图9a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平密封端盖ⅱ结构图(主视图)；
图9b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平密封端盖ⅱ结构图(主剖视图)；
图10a为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平轴承端盖结构图(主视图)；
图10b为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的后天平轴承端盖结构图(主剖视图)；
图11为本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置中的支撑横梁套筒结构图。
图中，1.前天平2.芯轴3.支撑横梁4.后天平5.后天平角接触轴承对ⅰ6.后天平角接触轴承对ⅱ7.前天平角接触轴承对ⅰ8.前天平角接触轴承对ⅱ9.前天平密封端盖ⅱ10.密封圈ⅱ11.前天平密封端盖ⅰ12.前天平轴承端盖13.轴套14.前天平密封圈ⅰ15.密封圈ⅰ16.密封挡环ⅰ17.后天平轴承端盖18.后天平密封端盖ⅰ19.密封圈ⅲ20.后天平密封端盖ⅱ21.密封圈ⅳ22.密封挡环ⅱ23.后天平密封圈ⅰ24.前天平密封圈ⅱ25.后天平密封圈ⅱ26.前天平定位键ⅰ27.前天平固定端28.前天平过渡段29.前天平中段30.前天平轴承安装段31.前天平定位键ⅱ32.前天平俯仰力矩测量梁ⅰ33.前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ34.前天平俯仰力矩测量梁ⅱ35.前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ36.前天平法向力测量梁ⅰ37.前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ38.前天平法向力测量梁ⅱ39.前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ40.后天平定位键ⅰ41.后天平固定端42.后天平过渡段43.后天平中段44.后天平轴承安装段45.后天平定位键ⅱ46.后天平俯仰力矩测量梁ⅰ47.后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ48.后天平俯仰力矩测量梁ⅱ49.后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ50.后天平法向力测量梁ⅰ51.后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ52.后天平法向力测量梁ⅱ53.后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ54.芯轴前段模型连接端55.芯轴轴肩ⅰ56.芯轴轴肩ⅱ57.芯轴后段模型连接端58.前天平密封端盖ⅰ连接端59.前天平密封端盖ⅰ密封端60.前天平密封端盖ⅱ密封端61.支撑横梁进气端62.后天平密封端盖ⅰ连接端63.后天平密封端盖ⅰ密封端64.后天平密封端盖ⅱ密封端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型。
如图1a所示，本实用新型的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的天平测力装置采用杆式天平，杆式天平的中心轴线上设置有芯轴2，芯轴2的中心轴线上设置有气流通道，气流通道的前端连通高压空气，气流通道的后端连通后段模型的横向喷流喷嘴；
芯轴2从前至后依次套装有前天平1、支撑横梁3和后天平4；前天平1与芯轴2之间从前至后依次安装有前天平角接触轴承对ⅱ8和前天平角接触轴承对ⅰ7；后天平4与芯轴2之间从后至前依次安装有后天平角接触轴承对ⅱ6和后天平角接触轴承对ⅰ5；
前天平1和后天平4均为五分量测力天平，前天平1测量前段模型的法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩和滚转力矩，后天平4测量后段模型的法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩和滚转力矩。
飞行器模型分为前段模型和后段模型，前段模型通过芯轴2前端的前段模型连接端54套装在芯轴2的前天平1上，后段模型通过芯轴2后端的后段模型连接端57套装在芯轴2的后天平4上。
进一步地，如图2a、图2b所示，所述的前天平1为中空杆式结构，从后至前依次包括前天平固定端27、前天平过渡段28、前天平中段29和前天平轴承安装段30；
前天平固定端27与支撑横梁3之间为圆柱间隙配合，前天平固定端27与支撑横梁3之间通过前天平定位键ⅰ26和前天平定位键ⅱ31进行滚转定位；
如图1c、图2c所示，前天平过渡段28的圆周表面设置有均匀分布的凹槽，每个凹槽内开有通孔，通孔内插入与支撑横梁3配装的螺栓，通过拧紧螺栓实现前天平1与支撑横梁3的固定连接；前天平过渡段28的端面还设置有密封槽，密封槽内安装有前天平密封圈ⅱ24，通过前天平密封圈ⅱ24实现前天平过渡段28与支撑横梁3之间的密封；
如图2d、图2e所示，前天平中段29的两端分别连接前天平1的前部分测量元件和前天平1的后部分测量元件；前天平1的前部分测量元件由前天平法向力测量梁ⅰ36、前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ37、前天平法向力测量梁ⅱ38和前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ39组成；前天平1的后部分测量元件由前天平俯仰力矩测量梁ⅰ32、前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ33、前天平俯仰力矩测量梁ⅱ34和前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ35组成；
如图1b所示，前天平轴承安装段30与芯轴2之间的前天平角接触轴承对ⅱ8和前天平角接触轴承对ⅰ7之间还安装有轴套13；前天平轴承安装段30的前端从后至前依次套装有前天平轴承端盖12、前天平密封端盖ⅰ11和前天平密封端盖ⅱ9；前天平轴承端盖12与前天平轴承安装段30之间通过沿周向均布的螺钉ⅰ顶紧固定；前天平密封端盖ⅰ11与前天平轴承安装段30之间通过周向均布的螺钉ⅱ顶紧固定，还通过前天平密封圈ⅰ14密封；前天平密封端盖ⅰ11与芯轴2之间从后至前依次安装有密封圈ⅰ15、密封挡环ⅰ16和密封圈ⅱ10；前天平密封端盖ⅱ9与前天平密封端盖ⅰ11之间通过周向均布的螺钉ⅲ顶紧固定。
进一步地，如图3a、图3b所示，所述的前天平密封端盖ⅰ11为台阶端盖，大端为前天平密封端盖ⅰ连接端58，小端为前天平密封端盖ⅰ密封端59。
进一步地，如图4a、图4b所示，所述的前天平密封端盖ⅱ9为台阶端盖，小端为前天平密封端盖ⅱ密封端60。
进一步地，如图5a、图5b所示，所述的前天平轴承端盖12为台阶端盖，大端沿周向设置有通孔。
进一步地，如图6所示，所述的芯轴2为中空杆式结构，芯轴2前端的前段模型连接端54为圆锥段ⅰ，前段模型连接端54内开有螺纹孔ⅰ，通过锥配合连接平键定位螺钉ⅰ拧紧的方式固定前段模型；芯轴2后端的后段模型连接端57为圆锥段ⅱ，后段模型连接端57内开有螺纹孔ⅱ，通过锥配合连接平键定位螺钉ⅱ拧紧的方式固定后段模型；芯轴2的中段整体为等直段，在等直段的中部设置有凸起的等直的台阶段，台阶段的前端面为芯轴轴肩ⅰ55，台阶段的后端面为芯轴轴肩ⅱ56；芯轴2的等直段上还开有对称的两组高压空气进气孔。
进一步地，如图7a、图7b所示，所述的后天平4为中空杆式结构，从前至后依次包括后天平固定端41、后天平过渡段42、后天平中段43和后天平轴承安装段44；
后天平固定端41与支撑横梁3之间为圆柱间隙配合，后天平固定端41与支撑横梁3之间通过后天平定位键ⅰ40和后天平定位键ⅱ45进行滚转定位；
如图1c、图7c所示，后天平过渡段42的圆周表面设置有均匀分布的凹槽，每个凹槽内开有通孔，通孔内插入与支撑横梁3配装的螺栓，通过拧紧螺栓实现后天平4与支撑横梁3的固定连接；后天平过渡段42的端面还设置有密封槽，密封槽内安装有后天平密封圈ⅱ25，通过后天平密封圈ⅱ25实现前天平过渡段28与支撑横梁3之间的密封；
如图7d、图7e所示，后天平中段43的两端分别连接后天平4的前部分测量元件和后天平4的后部分测量元件；后天平4的前部分测量元件由后天平法向力测量梁ⅰ50、后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ51、后天平法向力测量梁ⅱ52和后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ53组成；后天平4的后部分测量元件由后天平俯仰力矩测量梁ⅰ46、后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ47、后天平俯仰力矩测量梁ⅱ48和后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ49组成；
如图1d所示，后天平轴承安装段44的后端从前至后依次套装有后天平轴承端盖17、后天平密封端盖ⅰ18和后天平密封端盖ⅱ20；后天平轴承端盖17与后天平轴承安装段44之间通过沿周向均布的螺钉ⅳ顶紧固定；后天平密封端盖ⅰ18与后天平轴承安装段44之间通过周向均布的螺钉ⅴ顶紧固定，还通过后天平密封圈ⅰ23密封；后天平密封端盖ⅰ18与芯轴2之间从前至后依次安装有密封圈ⅲ19、密封挡环ⅱ22和密封圈ⅳ21；前天平密封端盖ⅱ9与前天平密封端盖ⅰ11之间通过周向均布的螺钉ⅵ顶紧固定。
进一步地，如图8a、图8b所示，所述的后天平密封端盖ⅰ18为台阶端盖，大端为后天平密封端盖ⅰ连接端62，小端为后天平密封端盖ⅰ密封端63，后天平密封端盖ⅰ密封端63沿周向设置有通孔。
进一步地，如图9a、图9b所示，所述的后天平密封端盖ⅱ20为台阶端盖，小端为后天平密封端盖ⅱ密封端64。
进一步地，如图10a、图10b所示，所述的后天平轴承端盖17为台阶端盖，大端沿周向设置有通孔。
实施例1
本实施例的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置的安装过程如下：
1.安装前天平1
前天平固定端27与支撑横梁3通过圆柱间隙配合，前天平1与支撑横梁3通过12颗m20螺栓固连，前天平1与支撑横梁3之间的滚转定位通过前天平定位键ⅰ26和前天平定位键ⅱ31实现，前天平1的过渡段28端面设置密封槽用作安装前天平密封圈ⅱ24，采用端面密封的方式解决前天平1与支撑横梁3之间的高压静密封问题。
2.安装后天平4
后天平固定端41与支撑横梁3通过圆柱间隙配合，后天平4与支撑横梁3通过12颗m20螺栓固连，后天平4与支撑横梁3之间的滚转定位通过后天平定位键ⅰ40和后天平定位键ⅱ45实现，后天平4的过渡段42端面设置密封槽用作安装后天平密封圈ⅱ25，采用端面密封的方式解决后天平4与支撑横梁3之间的高压静密封问题。
前天平1、后天平4与支撑横梁3连接后，前天平1与后天平4的轴线重合。
3.安装内侧的角接触轴承和芯轴2
将前天平角接触轴承对ⅰ7和后天平角接触轴承对ⅰ5分别从前天平轴承安装段30、后天平轴承安装段44装入前天平1、后天平4内部，2对角接触轴承的一个端面分别与前天平轴承安装段30、后天平轴承安装段44的台阶面完全贴合后，将芯轴2从后天平轴承安装段44插入天平内部，芯轴前段模型连接端54先后穿过后天平角接触轴承对ⅰ5、后天平4、前天平1、前天平角接触轴承对ⅰ7，最后从前天平轴承安装段30穿出，芯轴2穿插过程中，当芯轴轴肩ⅰ55与后天平角接触轴承对ⅰ5的另外一个端面完全贴合时，完成芯轴2的轴向定位。
4.安装外侧的角接触轴承和天平轴承端盖
将后天平角接触轴承对ⅱ6从芯轴后段模型连接端57导入，当后天平角接触轴承对ⅱ6的一个端面与芯轴轴肩ⅱ56完全贴合后，安装后天平轴承端盖17，后天平轴承端盖17压紧后天平角接触轴承对ⅱ6的另外一个端面。
将轴套13从芯轴前段模型连接端54导入，使轴套13的一个端面与前天平角接触轴承对ⅰ7的端面完全贴合，接着将前天平角接触轴承对ⅱ8从芯轴2的前段模型连接端54导入，使前天平角接触轴承对ⅱ8的端面与轴套13的另一个端面完全贴合，最后安装前天平轴承端盖12，使其压紧前天平角接触轴承对ⅱ8。
上述装配过程中，角接触轴承的外圈与天平之间的配合关系为过盈配合，角接触轴承的内圈与芯轴2之间的配合关系为间隙配合，轴套13与芯轴2之间的配合关系为间隙配合。
5.安装前天平1的高压旋转密封部件
安装前天平密封端盖ⅰ11，前天平密封端盖ⅰ11与前天平轴承安装段30端面通过12颗m8螺栓连接，同时在前天平密封端盖ⅰ连接端58上设置2个
接着在前天平密封端盖ⅰ密封端59中安装密封元件，先将密封圈ⅰ15从芯轴前段模型连接端54导入直至前天平密封端盖ⅰ密封端59内孔台阶面，再将密封挡环ⅰ16、密封圈ⅱ10依次导入，最后安装前天平密封端盖ⅱ9，在螺栓预紧力的作用下，前天平密封端盖ⅱ密封端60与密封圈ⅱ10完全贴合，但密封圈ⅰ15、密封圈ⅱ10不发生形变。
在高压气体从支撑横梁套筒的支撑横梁进气端61(见图11)进入前天平1、后天平4、芯轴2、前天平密封端盖ⅰ11、密封圈ⅰ15、密封挡环ⅰ16、密封圈ⅱ10、后天平密封端盖ⅰ18、密封圈ⅲ19、密封挡环ⅱ22、密封圈ⅳ21组成的空腔后，高压气体再经过芯轴2中部的6个
6.安装后天平4的高压旋转密封部件
安装后天平密封端盖ⅰ18，后天平密封端盖ⅰ18与后天平4轴承安装段44端面通过12颗m8螺栓连接，同时在后天平密封端盖ⅰ连接端62上设置2个
接着在后天平密封端盖ⅰ密封端63中安装密封元件，首先将密封圈ⅲ19从芯轴后段模型连接端57导入直至后天平密封端盖ⅰ密封端63内孔台阶面，再将密封挡环ⅱ22、密封圈ⅳ21依次导入，最后安装后天平密封端盖ⅱ20，在螺栓预紧力的作用下，后天平密封端盖ⅱ密封端64与密封圈ⅳ21完全贴合，但密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21不发生形变。
空腔中的高压气体将密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21紧紧挤压在芯轴2的表面，实现接触面的旋转密封，由于接触面处芯轴2的表面粗糙度是0.2μm，密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21与芯轴间的摩擦系数很小，密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21的磨损很小，且芯轴转动过程中承受的摩擦力矩也很小。当密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21因微小磨损变形时，空腔中的高压气体将继续压缩密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21，使密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21紧贴芯轴2表面。所以，接触面的旋转密封不会出现因密封圈ⅲ19、密封圈ⅳ21的微小磨损而产生漏气的情况。
1.一种用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的天平测力装置采用杆式天平，杆式天平的中心轴线上设置有芯轴(2)，芯轴(2)的中心轴线上设置有气流通道，气流通道的前端连通高压空气，气流通道的后端连通后段模型的横向喷流喷嘴；
芯轴(2)从前至后依次套装有前天平(1)、支撑横梁(3)和后天平(4)；前天平(1)与芯轴(2)之间从前至后依次安装有前天平角接触轴承对ⅱ(8)和前天平角接触轴承对ⅰ(7)；后天平(4)与芯轴(2)之间从后至前依次安装有后天平角接触轴承对ⅱ(6)和后天平角接触轴承对ⅰ(5)；
前天平(1)和后天平(4)均为五分量测力天平，前天平(1)测量前段模型的法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩和滚转力矩，后天平(4)测量后段模型的法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩和滚转力矩；
飞行器模型分为前段模型和后段模型，前段模型通过芯轴(2)前端的前段模型连接端(54)套装在芯轴(2)的前天平(1)上，后段模型通过芯轴(2)后端的后段模型连接端(57)套装在芯轴(2)的后天平(4)上。
2.根据权利要求1所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的前天平(1)为中空杆式结构，从后至前依次包括前天平固定端(27)、前天平过渡段(28)、前天平中段(29)和前天平轴承安装段(30)；
前天平固定端(27)与支撑横梁(3)之间为圆柱间隙配合，前天平固定端(27)与支撑横梁(3)之间通过前天平定位键ⅰ(26)和前天平定位键ⅱ(31)进行滚转定位；
前天平过渡段(28)的圆周表面设置有均匀分布的凹槽，每个凹槽内开有通孔，通孔内插入与支撑横梁(3)配装的螺栓，通过拧紧螺栓实现前天平(1)与支撑横梁(3)的固定连接；前天平过渡段(28)的端面还设置有密封槽，密封槽内安装有前天平密封圈ⅱ(24)，通过前天平密封圈ⅱ(24)实现前天平过渡段(28)与支撑横梁(3)之间的密封；
前天平中段(29)的两端分别连接前天平(1)的前部分测量元件和前天平(1)的后部分测量元件；前天平(1)的前部分测量元件由前天平法向力测量梁ⅰ(36)、前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ(37)、前天平法向力测量梁ⅱ(38)和前天平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ(39)组成；前天平(1)的后部分测量元件由前天平俯仰力矩测量梁ⅰ(32)、前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ(33)、前天平俯仰力矩测量梁ⅱ(34)和前天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ(35)组成；
前天平轴承安装段(30)与芯轴(2)之间的前天平角接触轴承对ⅱ(8)和前天平角接触轴承对ⅰ(7)之间还安装有轴套(13)；前天平轴承安装段(30)的前端从后至前依次套装有前天平轴承端盖(12)、前天平密封端盖ⅰ(11)和前天平密封端盖ⅱ(9)；前天平轴承端盖(12)与前天平轴承安装段(30)之间通过沿周向均布的螺钉ⅰ顶紧固定；前天平密封端盖ⅰ(11)与前天平轴承安装段(30)之间通过周向均布的螺钉ⅱ顶紧固定，还通过前天平密封圈ⅰ(14)密封；前天平密封端盖ⅰ(11)与芯轴(2)之间从后至前依次安装有密封圈ⅰ(15)、密封挡环ⅰ(16)和密封圈ⅱ(10)；前天平密封端盖ⅱ(9)与前天平密封端盖ⅰ(11)之间通过周向均布的螺钉ⅲ顶紧固定。
3.根据权利要求2所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的前天平密封端盖ⅰ(11)为台阶端盖，大端为前天平密封端盖ⅰ连接端(58)，小端为前天平密封端盖ⅰ密封端(59)。
4.根据权利要求2所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的前天平密封端盖ⅱ(9)为台阶端盖，小端为前天平密封端盖ⅱ密封端(60)。
5.根据权利要求2所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的前天平轴承端盖(12)为台阶端盖，大端沿周向设置有通孔。
6.根据权利要求1所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的芯轴(2)为中空杆式结构，芯轴(2)前端的前段模型连接端(54)为圆锥段ⅰ，前段模型连接端(54)内开有螺纹孔ⅰ，通过锥配合连接平键定位螺钉ⅰ拧紧的方式固定前段模型；芯轴(2)后端的后段模型连接端(57)为圆锥段ⅱ，后段模型连接端(57)内开有螺纹孔ⅱ，通过锥配合连接平键定位螺钉ⅱ拧紧的方式固定后段模型；芯轴(2)的中段整体为等直段，在等直段的中部设置有凸起的等直的台阶段，台阶段的前端面为芯轴轴肩ⅰ(55)，台阶段的后端面为芯轴轴肩ⅱ(56)；芯轴(2)的等直段上还开有对称的两组高压空气进气孔。
7.根据权利要求1所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的后天平(4)为中空杆式结构，从前至后依次包括后天平固定端(41)、后天平过渡段(42)、后天平中段(43)和后天平轴承安装段(44)；
后天平固定端(41)与支撑横梁(3)之间为圆柱间隙配合，后天平固定端(41)与支撑横梁(3)之间通过后天平定位键ⅰ(40)和后天平定位键ⅱ(45)进行滚转定位；
后天平过渡段(42)的圆周表面设置有均匀分布的凹槽，每个凹槽内开有通孔，通孔内插入与支撑横梁(3)配装的螺栓，通过拧紧螺栓实现后天平(4)与支撑横梁(3)的固定连接；后天平过渡段(42)的端面还设置有密封槽，密封槽内安装有后天平密封圈ⅱ(25)，通过后天平密封圈ⅱ(25)实现前天平过渡段(28)与支撑横梁(3)之间的密封；
后天平中段(43)的两端分别连接后天平(4)的前部分测量元件和后天平(4)的后部分测量元件；后天平(4)的前部分测量元件由后天平法向力测量梁ⅰ(50)、后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅰ(51)、后天平法向力测量梁ⅱ(52)和后平侧向力和滚转力矩测量梁ⅱ(53)组成；后天平(4)的后部分测量元件由后天平俯仰力矩测量梁ⅰ(46)、后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅰ(47)、后天平俯仰力矩测量梁ⅱ(48)和后天平偏航力矩和滚转力矩测量梁ⅱ(49)组成；
后天平轴承安装段(44)的后端从前至后依次套装有后天平轴承端盖(17)、后天平密封端盖ⅰ(18)和后天平密封端盖ⅱ(20)；后天平轴承端盖(17)与后天平轴承安装段(44)之间通过沿周向均布的螺钉ⅳ顶紧固定；后天平密封端盖ⅰ(18)与后天平轴承安装段(44)之间通过周向均布的螺钉ⅴ顶紧固定，还通过后天平密封圈ⅰ(23)密封；后天平密封端盖ⅰ(18)与芯轴(2)之间从前至后依次安装有密封圈ⅲ(19)、密封挡环ⅱ(22)和密封圈ⅳ(21)；前天平密封端盖ⅱ(9)与前天平密封端盖ⅰ(11)之间通过周向均布的螺钉ⅵ顶紧固定。
8.根据权利要求7所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的后天平密封端盖ⅰ(18)为台阶端盖，大端为后天平密封端盖ⅰ连接端(62)，小端为后天平密封端盖ⅰ密封端(63)，后天平密封端盖ⅰ密封端(63)沿周向设置有通孔。
9.根据权利要求7所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的后天平密封端盖ⅱ(20)为台阶端盖，小端为后天平密封端盖ⅱ密封端(64)。
10.根据权利要求7所述的用于带高压密封横向喷流效应试验的天平测力装置，其特征在于，所述的后天平轴承端盖(17)为台阶端盖，大端沿周向设置有通孔。
技术总结