[发明专利]一种负载模拟装置

说明书

本申请公开了一种负载模拟装置，包括惯量盘、被测伺服机构、摩擦制动器、弹性扭力板、测角编码器以及传动轴；被测伺服机构与传动轴连接，用于模拟真实伺服机构，接收指令进行摆动，同时带动传动轴转动，其中传动轴转动的角度表示摆动喷管的摆动角度；惯量盘与传动轴连接，用于模拟喷管摆动惯量，获取惯性力矩M_J；测角编码器分别与传动轴和摩擦制动器连接，用于测量传动轴转角；摩擦制动器与传动轴连接，用于提供摩擦力矩M_C；弹性扭力板与传动轴连接，用于模拟摆角相关力矩M_δ。本申请能够真实等效的模拟伺服机构转动时所需要克服的负载力矩，在负载模拟装置中，本申请还简化了系统设计，降低系统方案成本。

技术领域

本申请涉及火箭领域，具体地，涉及一种负载模拟装置。

背景技术

目前运载火箭发动机摆动伺服系统的地面负载模拟，主要依靠两种形式的负载模拟台。一种是采用真实的发动机摆动喷管组件，固体发动机配合以充压装置模拟喷管柔性接头部分压力，液体发动机配合以拉力预紧装置模拟常平座位置发动机工作推力压紧，模拟负载台可以通过真实喷管和压力预紧装置的组合，模拟发动机工作状态的推力特性，进而为伺服机构提供真实伺服进行试验考核。另一种是模拟真实飞行过程的力矩曲线，采用电动伺服或电动液压提供主动加载力/力矩，模拟环境负载，对所需考核的伺服系统施加载荷，这种方式不依靠真实发动机结构形式，但需要加载系统进行实时的测量反馈、计算输出功率，对试验加载系统的控制系统要求较高。

但是，第一种方式中的缺点为，1)价格昂贵，单个喷管的价格往往在百万甚至千万量级；2)通用性较差，针对某型发动机建设的负载模拟台仅能用于该型发动机及其配套伺服，由于负载特性的差异性，对于其他型号的试验不具备通用性和互用性。第二种方式的缺点为，1)试验系统复杂，试验系统需要具备摆角、角速度测量、电动伺服控制、液压控制、压力测量等环节，且实时性要求较高，伺服功率及位置精度要求较高，相应的造价较高。2)维护性较差。系统的电气、液压、电磁等组件较多，对于各组件易出现故障的情况相比较纯机械装置而言，更容易出现故障，且出现故障后的更换、调试、标定工作也需要重新进行。

因此，如何提出一种负载模拟装置以解决现有技术中试验加载系统无法在保证成本的技术上进行有效的负载模拟的问题，是本领域人员目前急需解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种负载模拟装置，包括惯量盘、被测伺服机构、摩擦制动器、弹性扭力板、测角编码器以及传动轴；被测伺服机构与传动轴连接，用于模拟真实伺服机构，接收指令进行摆动，同时带动传动轴转动，其中传动轴转动的角度表示摆动喷管的摆动角度；惯量盘与传动轴连接，用于模拟喷管摆动惯量，获取惯性力矩M_J；测角编码器分别与传动轴和摩擦制动器连接，用于测量传动轴转角；摩擦制动器与传动轴连接，用于提供摩擦力矩M_C；弹性扭力板与传动轴连接，用于模拟摆角相关力矩M_δ。

如上的，其中，惯量盘采用通用化的机械安装接口与传动轴连接，惯量盘产生的惯性力矩为J_R为喷管绕摆心的转动惯量，为喷管摆动加速度考核值。

如上的，其中，被测伺服作动器的一端与地面固定连接，被测伺服作动器的另一端通过铰链与传动轴连接。

如上的，其中，测角编码器5中带有通孔，传动轴穿过通孔，测角编码器与传动轴固定连接。

如上的，其中，还包括台体，摩擦制动器、弹性扭力板分别与台体连接。

如上的，其中，摩擦制动器使用磁粉制动的方式，通过调节施加的电流等控制量调节加载的常值摩擦力矩M_C。

如上的，其中，弹性扭力板的一端与传动轴固联，另一端采用夹具固定在台体上。

如上的，其中，弹性扭力板产生的摆角相关力矩具体表示为：M_δ＝K·δ，其中K表示扭转恢复系数，δ为传动轴的转动角度。