高超飞行器是未来航空器的战略发展方向,其中超燃冲压发动机技术是实现高超飞行的关键。直连式试验是研究超燃冲压发动机的重要手段,因为运行成本低,高效灵活使其在理论研究中有着突出优势。相较于常规直连式试验,脉冲直连式试验可以模拟更高的飞行马赫数,但运行时间仅有几百毫秒。实现模型上气动力的准确测量,需要隔离风洞运行冲击和振动对测力的影响。本文以准确测量气动力为目标,研制一台测量气动力的测力天平,完成测力系统辅件传力杆及密封结构设计,并通过风洞试验验证直连式测力系统的有效性。提出了传力杆的技术要求,通过有限元仿真对传力杆布置方案进行了优化设计。建立了传力杆受力的简化模型,通过叠加变形法计算了传力杆的变形位移公式,得到了超燃冲压发动机燃烧室模型倾斜角与传力杆惯性矩的关系式,指导了传力杆的尺寸选择。基于天平技术要求,进行了天平总体设计和结构设计,通过经典计算方法推导了测量元件的变形公式,确定了敏感元件的尺寸和数量。通过有限元仿真得到了天平振型和变形应力云图,验证了天平设计满足要求。分析了天平由于组合产生的约束对天平计算载荷的影响,指导了天平结构和连接方式的选择。通过仿真计算、实验室校准得到了校准数据,与校准机构的校准结果进行了比较分析,验证了天平线性良好,精度和准度都满足技术要求。常规的密封结构不适用于本系统。通过仿真分析设计了L型的密封圈结构。分析了各结构参数对密封压力和动刚度的影响规律,确定了优化设计参数。在设计空间内进行了拉丁超立方抽样,基于样本数据建立了两者的三阶泛克里金模型,并建立了多目标优化函数。利用多目标优化算法获取了最优参数组合,有效减小了密封圈的干扰。对不同凹槽尺寸的模型进行了风洞冷热流试验,测试信号有8个振动周期,测试结果正确反映了超燃冲压发动机燃烧室模型性能随着凹槽尺寸的变化规律,验证了直连式测力系统的有效性。