[发明专利]多维复合喷管装置单元推力解算方法

说明书

本发明属于传感测控技术领域，尤其是在航空航天中针对推力发生装置开展力学性能研究，多维复合喷管装置单元推力解算方法，具体为一种多维复合喷管装置在复合点火条件下进行单元力解算。首先，根据多维复合喷管装置所需要的运动方式，多维复合喷管装置上的喷管单元点火。点火后由测量装置检测出多维复合喷管装置上所受的合力与合力矩，然后结合上述方法，列出合力平衡方程与合力矩平衡方程，解算出参与点火的每一个喷管单元的推力，从而得到每一个喷管单元的推力输出性能曲线，实现对每一个喷管单元的标定与评估。

技术领域

本发明属于传感测控技术领域，尤其是在航空航天中针对推力发生装置开展力学性能研究，本发明涉及对一种多维复合喷管装置在复合点火条件下进行单元力解算。

背景技术

一种多维复合喷管装置上装有多个喷管单元，这多个喷管单元协同工作，为被连接对象提供准确可靠的2个方向的力和3个方向的力矩，它们分别是升力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩，从而能准确的控制被连接对象的运动轨迹与运动姿态。因此准确测量多个喷管单元在复合点火状态下产生的合力以及每个喷管单元的推力，对于评价多维复合喷管装置的性能十分重要。传统的测量方法是对多个喷管单元单独试车，这种测量方法操作步骤复杂、燃料消耗量大、测量时间长、测量效率非常低。

本发明提出了一种多维复合喷管装置单元力解算方法。这种方法以六维力测试平台为依托，利用六维力测试平台测量得到的2个方向的力和3个方向的力矩，将所有点火喷管的推力作为未知量，建立相应的方程组，实现对每个喷管单元推力的求解。从而实现对每一个喷管单元的推力测量，求解得到每个喷管单元的推力输出性能曲线。利用这种解算算法，可以大大减少多维复合喷管装置的试车实验次数，节省燃料和实验时间，降低经济成本提高经济效益。

发明内容

本发明为克服现有测量方法的缺陷，发明了一种多维喷管装置单元推力解算方法。

本发明的技术方案：

多维复合喷管装置单元推力解算方法，步骤如下：

六维力测试平台如图1所示：传感器3放置于底座2与上盖板4之间，通过双头螺柱7将底座、传感器与上盖板连接。6为销孔，通过圆柱销13使六维力测试平台在图2所示的多维复合喷管装置测试台架12上完成定位，并通过螺钉11穿过螺纹孔1实现固定。测试平台上盖板通过圆锥销14穿过销孔8实现与图2转接法兰10的定位，并通过连接螺栓实现固定。设六维力测试平台中心为原点O，底座2所在的平面为x、z轴方向，垂直于底座2的方向为y轴方向；多维复合喷管装置定位安装在转接法兰10上，确保多维复合喷管装置的中轴线与原点O重合；

喷管点火时，多维复合喷管装置会产生2个方向的力和3个方向的力矩。产生的滚转力矩为：

其中：m为2、5卦限点火喷管的个数；n为第1、6卦限点火喷管的个数；h为多维复合喷管装置参与点火的喷管层数；F_xi为第2、5卦限参与点火喷管产生的推力在x向的分力；F_xj为第1、6卦限参与点火喷管产生的推力在x向的分力；F_zt为第1、6卦限参与点火喷管产生的推力在z向的分力；F_zw为第2、5卦限参与点火喷管产生的推力在z向的分力；l_k为参与点火喷管中心线与y轴之间距离；

偏航力矩：

其中：h为多维复合喷管装置参与点火的喷管层数；p为1、2卦限点火喷管个数；q为5、6卦限点火喷管个数；F_za为1、2卦限点火喷管产生的推力在z向的分力；F_zb为5、6卦限点火喷管产生的推力在z向的推力；a_k为参与点火喷管中心线与多维喷管复合装置中心的距离。

俯仰力矩：