[发明专利]一种无约束条件下固体火箭发动机微小推力偏心测量的方法

权利要求书

1.一种无约束条件下固体火箭发动机微小推力偏心测量的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将气动阻力上限带入以下公式，计算得到可忽略阻力时的速度上限v_max：

其中，F_f为气动阻力，c为空气阻力系数，ρ为空气密度，S为迎风面积；

根据发动机工作时长以及速度上限，运用下式计算额外附载的质量：

a_x·t＝v_max

其中，F为推力，t为发动机工作时长，m₀为飞行器质量，m₁为附加载荷质量，g为重力加速度，为俯仰角；

步骤2：将额外附载和陀螺仪传感器加装于飞行器头部，并确保附载质心和发动机质心在同一轴线上，使得整个弹体的质心在发动机轴线上，将弹体垂直或者倾斜点火发射；陀螺仪传感器同时测量弹体绕三个坐标轴X、Y、Z转动的角速度ω_x、ω_y、ω_z以及沿三轴方向的飞行加速度a_x、a_y、a_z，其中X方向为弹体轴线；采用有限差分方法分别处理ω_y和ω_z试验数据，求得绕Y、Z轴转动的角加速度α_y和α_z；起始时刻的角加速度采用向前差分获得，中间时刻角加速度采用中心差分获得，终止时刻的角加速度采用向后差分获得：

向前差分格式：

中心差分格式：

向后差分格式：

其中，τ为传感器采集数据的时间步长；

步骤3：利用沿X轴方向的飞行加速度乘以质量求得推力沿X轴方向的分力F_x，利用动力学平衡，推力产生的力矩转化成弹体的角加速度来求取推力沿Y、Z轴方向的分力F_y和F_z：

M_y＝F_z·H＝J_y·α_y

M_z＝F_y·H＝J_z·α_z

其中，H为推力F的等效作用点到质心的距离，J_y、J_z分别为弹体在xoz和xoy平面上绕质心转动的转动惯量，由于弹体的回转体结构，因此J_y＝J_z；

利用三角函数处理F_x、F_y和F_z，最终求得推力偏心角β_x：