[发明专利]一种用于推力矢量测试系统的可控力源产生装置

说明书

本发明提供了一种用于推力矢量测试系统的可控力源产生装置，属于传感、测控技术领域。本发明避免了地面点火试验高成本、易污染环境、技术和过程复杂的难题，作为外界力源产生装置，所产生的外界加载力作为火箭发动机的模拟力作用于装配有火箭发动机的推力矢量测试系统。根据力的合成原理将产生的正交可控单向力合成为可控复合力，通过上下移动液压加载装置来改变力的作用点，从而控制力矢量的大小、方向和作用点。该装置作为外界加载力源，所产生的三向正交力可模拟被测对象的受力状态，产生的力矩可模拟被测对象的偏航、俯仰与滚转状态。此外，本发明可检定任意推力矢量测试系统的静态性能，使推力矢量测试系统实现了测、控、标一体化。

技术领域

本发明涉及一种用于推力矢量测试系统的可控力源产生装置，属于传感、测控技术领域，应用于推力矢量测试系统的检定场合，对模拟航天器的工作状态、检定推力矢量测试系统性能具有重要意义。

背景技术

随着人类对未来载人登月、火星探测和更远的深空探测计划的开展，航天器的运行需要更大的推进力、更长的运行时间、更复杂的变轨运动以及姿态调整运动，所以对航天器的推进、控制技术要求也越来越高。轨/姿控火箭发动机作为航天器推进系统的重要组成部分，在航天器工作运行的过程中扮演着力源推进、姿态调整、分离制动等重要角色。推力矢量作为火箭发动机性能指标的一个重要参数，对其模拟、控制、测量与标定具有重要的意义。

一般情况下，在实验室内常采用地面点火试验来获取火箭发动机的推力等性能参数，但前提是推力矢量测试系统的各项性能指标应满足实际工程要求，故性能良好的推力矢量测试系统是地面点火试验准确获取发动机的推力等性能参数的重要保障。由于火箭发动机安装在转接架后，推力矢量测试系统的推力等性能参数可能会发生变化，所以有必要对安装了火箭发动机的推力矢量测试系统进行性能检测。

为了检定装配有火箭发动机的推力矢量测试系统的性能参数是否满足实际工程要求，一般采用地面点火试验的方式来对推力矢量测试系统进行检定。地面点火试验和航天器运行时的工作原理几乎相似，故地面点火试验所产生的六维力能够很好的模拟出航天器工作时的受力状态，但地面点火试验会耗费大量的化学燃料，成本高昂，环境易受污染，并且技术和过程复杂，试验环境模拟难度大，故在实验室对推力矢量测试系统进行检定时，一般采用成本较为低廉、操作简便的推力矢量测试系统检测试验。推力矢量测试系统检测试验能够在实验室条件下，还原推力矢量测试系统实际工作状态，得到较为准确和完整的测试数据，在所研制的产品或设备投入实际运行前，预先发现其中存在的问题，同时具有良好的可控性、可重复性，大大节约了研制成本和周期，同时也保证了推力矢量测试系统在投入使用前具备良好的性能。力源产生装置作为推力矢量测试系统的动力源，在检测实验的过程中扮演着举足轻重的角色，故研究一种成本低、操作简便、既能够产生模拟六维力又能够检定推力矢量测试系统性能的可控力源产生装置很有必要。

发明内容

本发明作为外界力源产生装置，所产生的外界加载力作用于装配有火箭发动机的推力矢量测试系统，通过比较压电测力仪的输出与外界加载力值的输入是否保持一致，从而检测出推力矢量测试系统的静态特性是否满足实际工程要求。采用正交加载的加载方式产生可控单向力，再根据力的合成原理将可控单向力合成可控复合力，通过将液压加载装置上下移动，即可改变力的作用点，从而使力矢量(力的大小、方向、作用点)可控。该装置作为外界加载力源，所产生的三向正交力可模拟出被测对象所受的矢量力，产生的力矩可模拟被测对象的偏航、俯仰与滚转状态。此外，本发明所产生的外界加载力可作为推力矢量测试系统的检测力，即可检定已标定推力矢量测试系统的静态性能，从而使推力矢量测试系统实现测、控、标一体化。

本发明的技术方案：

一种用于推力矢量测试系统的可控力源产生装置，包括支撑与测量系统、被测模拟对象系统、标定架和力源加载系统；