风洞天平是飞行器风洞气动力试验的关键核心设备,而天平校准装置是一种用于风洞天平校准的特殊计量标准设备,其性能直接影响天平的性能,进而影响飞行器风洞气动力试验结果的准确性。本文对低速风洞应变天平自动复位体轴校准系统(简称LBCS-50K)的总体方案和关键技术环节进行了研究,提出了具体方案,并开展了研制工作。研制的天平校准系统由砝码自动加载系统、六自由度并联复位系统、加载头姿态及位移测量系统、数据采集系统、中央控制及数据处理系统及辅助装置等部分构成。本文的研究工作主要包括三部分。一是总体方案研究,研究分析了当前国内外先进天平校准技术,结合项目的具体情况确定了LBCS-50K的总体技术路线,给出了系统工作原理,并对影响系统精准度的因素进行了分析。二是加载系统研制,分析了影响加载精准度的具体因素和影响规律,进而确定了加载系统的关键参数,并研制了一种新的砝码自动加载机构,该机构兼具串联挂钩型和组合型砝码自动加载方案的优点,载荷适应能力强,一次组装几乎可以校准所有给定设计载荷范围内的天平,避免了砝码串频繁组装及单调加载过程中的临时反向操作问题。三是研究了自动复位系统,确定了六自由度并联复位方案,并进行了初步设计计算;提出了基于多线阵CCD相机的加载头位移与姿态测量方法,分析了可行性、测量精度、影响精度的因素及对策,并对样机进行了测试,结果表明该方法工作可靠,满足要求。六自由度并联复位机构承载能力大、结构简单、复位精度容易保证;基于多线阵CCD相机的加载头位移与姿态测量技术具有结构简单、测量、维护便捷的特点,测量精度满足要求。对该校准系统的分析与国内外同类系统的性能比较表明,LBCS-50K的各项性能指标属国际先进水平,它的成功设计和研究成果对提高我国风洞测力试验的精准度,对军、民机型号和高技术战略武器的研制均具有重要意义。