国家标准计划《风洞应变天平设计及校准规范》由 TC603（全国空气动力通用技术标准化技术委员会）归口 ，主管部门为中国人民解放军军事科学院。

主要起草单位 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 、成都流体动力创新中心 。

风洞天平是风洞测力试验中最重要的测量装置，用于测量飞行器模型上气动载荷的大小和作用点。

在实际风洞测力试验中，由于飞行器外形、种类繁多，带来飞行器风洞模拟试验的特殊性和复杂性，如：作用在导弹、战斗机、运输机上的六个气动载荷差异大，以及不同种类试验测量要求各不相同，导致风洞天平成为了一种特殊的、非标准的力/力矩测量设备。

与通用精密测量仪器不同，风洞天平并没有一个国际组织或权威机构来标定计量它。

长期以来，由于缺少国家层面的统一规划和统筹协调，在国内风洞试验领域，风洞天平一般都是各使用单位按照自己的经验和习惯来设计、加工、粘贴、校准，最终应用于各自不同的风洞试验设备中，其测量的不确定度一方面受天平设计、应变计粘贴水平影响，另一方面很大程度上取决于校准系统的功能和性能。

此外各风洞天平使用机构采用的不确定度评估方法也各不相同，互相之间差异较大。

一个型号的飞行器往往需要在国内不同机构的风洞中开展多项试验，一般测力试验数量占比超过80%。

风洞天平作为最重要的测力试验设备，如果不在全国范围内采用统一的标准进行规范，就无法有效持续提升风洞测力试验天平精准度和可靠性，也会给型号研制单位带来较大困扰，同时也不利于各风洞天平使用单位开展对比交流。

现有的国家军用标准GJB 2244A-2011《风洞应变天平规范》由中国空气动力研究与发展中心起草，包含了标准使用范围、天平设计与加工、应变计粘贴、校准和使用维护等方面的规定和要求，指导了我部风洞天平按照统一方法开展风洞天平研制及应用，为满足风洞试验测力的要求提供了有力的技术保障。

但是该标准制定至今已有12年，在此期间，飞行器研制技术发展迅猛，对风洞天平也提出了新的更高要求，现有标准中的部分要求已难以满足现有需求。

本项目针对以上现状，参考国家军用标准，编写统一协调的军民两用国家标准，实现标准资源的共享共用，其意义在于： （1）实现国家层面顶级规划，统一风洞天平研制及应用的标准要求，提高风洞应变天平的测试性能，便于不同风洞试验测力结果对比评估。

国内风洞天平研制及应用机构目前主要有中国空气动力研究与发展中心、中国航空空气动力研究院、中国航天空气动力研究院、中国兵器工业第203研究所、航空工业总公司第六一一所、航空工业总公司第六〇三所、中国商飞上海飞机设计研究院等航空航天工业部门；南京航空航天大学、北京航空航天大学、西北工业大学等高等院校。

但限于地理位置、历史发展和隶属单位等因素差异，各单位在天平设计、粘贴方式、校准方法、校准数据处理、温度效应修正方法和数据不确定度评估方法等具体细节上存在较大差异，给同一飞行器在不同风洞采用不同天平测量得到的气动力数据之间的相关性、一致性分析带来了较大的困扰。

（2）与时俱进的引入先进技术和风洞天平发展近十年的最新成果，提升天平测试能力和可靠性，更好的服务于国家新型飞行器研制对于测力试验更加精细化的需求。

参考的国家军用标准GJB 2244A-2011，为制定国家标准提供了良好的技术储备。

GJB 2244A-2011作为国内风洞天平使用的指导性文件，自颁布以来，已成功应用于中国空气动力研究与发展中心所有应变天平的研制过程中，经按照此规范设计的风洞天平，其测量精准度和安全性指标达到使用要求，已成功应用于中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所、中航工业第一飞机设计研究院、航天科工集团等国内多家飞行器研制单位的风洞试验气动力测试需求，证明了经过该标准检验的风洞天平适应了各类飞行武器研制对风洞试验气动力测量的要求，对顺利保障完成风洞试验气动力测量具有重要的指导作用。

中国空气动力研究与发展中心作为亚洲最大的风洞试验中心，为制定国家标准提供了设备基础和人才保障。

气动中心配套了大中小配套齐全的高速风洞群，经过50多年的风洞运行实践，在风洞应变天平设计、加工、粘贴、校准以及试验使用等方面积累了丰富的经验，建立了完善、配套的天平研制技术体系，研制的天平顺利完成了国家C919、C929等多种型号风洞测力试验。

近年来相继开展了高精度常规应变天平多目标优化设计技术研究、粘贴质量控制技术研究、温度补偿技术研究和天平校准不确定度评估等工作，并研制了设计平台、粘贴平台和天平温度补偿设备，改造提升现有天平校准设备性能，形成了内部技术规范，能够为该标准的修订提供了必需的软硬件基础。

同时GJB 2244A-2011是以中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所为主体编制完成的。

基于已有的技术基础和经验，以中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所为主完成该标准的制定是可行的。

本标准规定了风洞应变天平（以下简称天平）设计、静态校准、检验、使用与维护等。 本标准适用于风洞测力试验应变天平。其他测力试验天平亦可参照执行。 主要技术内容： ——引言； ——规范性引用文件； ——术语和定义； ——符号； ——技术要求，介绍本标准对于风洞天平设计、粘贴及温度效应修正、静态校准等满足风洞测力试验的相关要求； ——检验方法，描述了对于判定满足上述技术要求的检验方法； ——检验规则，介绍检验分类、检验环境和质量一致性检验要求； ——使用和维护，介绍天平校准证书内容，使用和维护要求； ——随机文件、标志与存放，规定了天平的随机文件、标志与包装、存放要求； ——附录A 杆式天平外形要求，推荐给出了杆式天平的典型连接方式及尺寸； ——附录B 天平有限元分析要求，规定了天平有限元模型建立要求、有限元分析、结果评估、结果输出； ——附录C 应变计的选择和粘贴方法，规定了天平应变计的选择和外观要求、粘贴方法、测量线路连接和检查； ——附录D 天平温度效应修正方法，规定了天平温度效应条件和要求、零点温度效应修正、灵敏度温度效应修正； ——附录E 天平校准数据处理方法，规定了天平校准系数计算、单元校准时校准系数的计算、回归方程的检验、静态校准综合加载重复性计算方法、静态校准综合加载误差计算方法； ——附录F 天平测量不确定度分析与评定方法，规定了天平不确定度的主要来源、不确定度分量评定、计算天平各分量合成相对标准不确定度、计算天平各分量扩展不确定度、测量不确定度的报告。 本标准与国家军用标准GJB 2244A-2011相比，主要技术变化如下： （1）修订天平设计参数、天平校准数学模型等内容 增加灵敏度要求。近几年来，先进飞行器型号测力试验精度提出了越来越高的要求，促使订购方对天平的性能指标提出了更加明确和更高的要求，比如天平某测量分量的灵敏度不得小于0.5mV/V等，现行的规范中未对天平的灵敏度和相关要求进行定义。 杆式天平外形设计按照连接方式在圆锥连接基础上，拟增加法兰连接和其他类。 拟明确新的校准数学模型，将模型表达为“输出信号与载荷分量的函数关系”，达到易于理解、便于更加广泛的交流的目的。 （2）明确关于天平强度校核的安全因子的要求 原规范未明确安全因子的取值，在实际应用过程中给承制者设计和订购方的使用造成了一定的困扰，也对国内同行之间的交流造成了不便，本次修订拟提出明确的天平材料安全系数的定义和取值。 （3）增加天平仿真分析要求资料性附录 目前有限元方法广泛用于天平的输出灵敏度预测、仿真与优化以及强度校核等，大量的天平研制实践也证明了天平的灵敏度、强度、刚度甚至是各分量之间的相互干扰均能得到比较准确的仿真计算，有限元方法已经成为风洞应变天平优化设计的最主要的手段。现有标准中还没有涉及天平仿真分析要求等方面的内容。 （4）增加温度效应修正方法资料性附录 国内高超声速风洞和连续式高速风洞对天平的温度效应提出了越来越高的要求，天平的温度效应补偿修正已经成为了天平研制中的重要环节。现有标准中只对天平的温度漂移性能指标进行了定义和测量要求，没有对天平温度效应补偿修正方法进行规定，为了提高天平工作的可靠性和稳定性，有必要增加温度效应补偿修正方法这个资料性附录。 （5）增加天平校准及数据处理方法资料性附录 随着天平校准设备的发展，基于多元线性回归的天平校准及数据处理方法也得到了大量的应用。现有标准中对天平多元校准方法进行了规定，但在综合加载重复性等章节采用的是单元校准的方法，实际上两者之间存在一定差异，因此有必要补充完善后增加单独的一个资料性附录。