风洞是进行空气动力学研究以及飞行器研制的最基本试验设备,其中测力试验是风洞试验中最为基本的试验项目,在风洞试验中,用以支撑模型并测量作用在模型上的空气动力载荷的大小、方向和作用点的装置,称为风洞天平。在高速风洞中,应变天平因为其具有测量精度高,结构简单,信号响应快,使用与维护方便等优点,是应用最为广泛的风洞天平。其主要原理是:天平元件在空气动力载荷下产生应变,利用粘贴在天平元件上的电阻应变计作为变化器来测量相应的气动力(力矩)。根据飞行器研制的不同要求,测力实验的种类很多,如铰链力矩试验、动导数试验、部件测力试验、外挂物干扰试验、喷流试验等。每种试验都要用不同的风洞天平,以测量不同分量的静态或者动态的气动载荷,目前,对于铰链力矩试验以及部件测力试验都是采用专用天平,即都是根据每个项目的要求进行全新天平设计,没有形成标准化。随着我国航天航空技术的的发展,特别是大量先进飞行器研制的开展,对铰链力矩试验和部件测力试验数据的质量要求愈来愈高。一方面传统的天平无法完成某些试验测量,另一方面很多传统天平的测量精准度较低,已无法满足部分试验的要求,特别对于一些新型飞行器,都迫切要求对该类天平进行改进并研制出新的更高精度天平。目前铰链力矩天平和部件天平研究国内主要集中在中国空气动力研究与发展中心和中国航空工业空气动力研究院,国外又属于内部资料,可参考文献较少。对于铰链力矩天平及部件测力天平进行研究和改进,可以提升测力试验质量,拓展风洞试验内容,对我国各类新式飞行器的研制具有非常重要的意义。本文针对3项铰链力矩试验以及1项部件测力试要求,在传统天平经验设计的基础上,利用了有限元方法进行了大量的仿真模拟,采用了多种新型结构方案,分别研制出多台专用天平,全部进行了应变计粘贴以及静态校准、参与风洞试验并获得了成功。从天平静态校准以及风洞实验数据可以看出,新研制的天平精准度普遍优于传统天平,其设计思路以及测力方案为该种类型的天平研制打下了坚实的基础,并对许多高难度风洞测力试验提供了新的思路。