Les jauges d’extensométrie dans les applications de soufflerie – Balance en soufflerie équipée de jauges HBM en Roumanie

Pour mesurer et analyser les forces et les moments qui agissent sur les trois axes (x, y, z) sur les maquettes d’avion dans une soufflerieaérodynamique, il est nécessaire d’utiliser des balances spéciales,très précises, résistant aux conditions extrêmes des essais.

Ces balances sont conçues pour l’installation de jauges d’extensométrie dont les avantages sont multiples : faibles dimensions, installation facile, possibilité de mesure télécommandée, fiabilité, etc.

Une balance originale destinée aux maquettes d’avion testées en soufflerie supersonique. La force axiale estmesurée par quatre petits bras situés à proximité du centre de la balance (AA’) à l’intérieur de la balance, les cinq autres composantes sont mesurées en deux sections symétriques, chacune constituée d’un boîtier à troisbarres. Cette structure complexe a été conçue selon la méthode des éléments finis en utilisant le programme SAPV.2 : les efforts de 722 éléments iso-paramétriques et les déplacements de 1536 nœuds ontété calculés par ordinateur.

Le corps élastique de la balance a été fabriqué dans la masse d’une pièce ARMCO17-4 PH par électro-érosion avec une précision extrême et a fait l’objet d’un traitement métallurgique afin de garantir une résistance admissible aux forces de traction superieure à 400 N/mm2. Sa longueur est de 353 mm et son diamètrede 50,8mm.

En raison de deux spécifications contradictoires, le choix s’est porté sur les jauges d’extensométrie HBM de la série Y dont les résistances standard sont de 120 Ohm pour satisfaire à des contraintesde place; et de 350 pour une alimentation en tension (pas plus de 5V) des six ponts de Wheatstone avec quatre ou huit jauges actives .

Une analyse mécanique et électrique complexe a été menée afin de déterminer les conditions d’installation et de raccordement optimums des jauges d’extensométrie sur la balance de soufflerie et, ainsi, d’améliorer la sensibilité et de compenser les influences perturbatrices. Comme protection supplémentaire, le produit de protection transparent SG250 de HBM a été appliqué sur les jauges.

On a procédé à de premiers tests de stabilité et de sensibilité des jauges avec une version basique de l’amplificateur de mesure multivoies HBM KWS-6T/5 qui, en dépit de son âge, fonctionne parfaitement.

Puis, on a relié la balance, via une interface standardisée, au système moderne d’acquisition de données de la soufflerie.

Cette solution complète permet d’obtenir le meilleur rapport possible capacité et volume, puisque le rapport entre les forces et les moments est donné précisément lors du calibrage. Pour les différentes composantes, les effets maximums en marche s’élèvent à :

Forces:

  • axiale X = 2,850 N
  • latérale Y = 9,650 N
  • normale Z = 14,700 N

Moments:

  • Roulis l = 320 Nm
  • Tangage m = 820 Nm
  • Embardé n = 760 Nm

Dan-Mihai Stefanescu est le chef du département Métrologie et Instruments de l’lnstitut roumain de recherche aéronautique et aérospatiale « Elie Carafoli « de Bucarest, il est également membre extraordinaire du VDE(Association des électrotechniciens allemands) et représentant roumain auprès de l’IMEKO TC-3 (mesures de forces, masses et couples).

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