压电杆式天平六维力测量研究

风洞测力天平是飞行器气动力研究的重要设备。针对某些风洞实验中飞行器模型内腔空间有限、高动态测量的现实需求,提出了单晶片面域划分多区域测量的压电式多维力测量方法。计算了六维力下石英晶片感应电荷密度分布,由此划分晶片面域,得到六维力解耦公式,并使用COMSOL软件对压电晶片施加力/力矩,仿真晶片感应电荷分布,验证理论模型的正确性。开发压电杆式天平及其标定装置,对压电杆式天平进行静动态标定试验,天平非线性误差不超过1.31%,重复性误差不超过1.00%,固有频率高于2 700 Hz,验证了在天平安装空间狭小情况下,使用压电晶片分区面域测量高频六维动态力的可行性。