小力值推力矢量測(cè)試研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展，每年各國(guó)發(fā)射到太空中各種航天器，如衛(wèi)星、探月飛行器、飛船等，它們的姿態(tài)的調(diào)整、軌道的改變、速度的修正等，都是通過自身攜帶的小力值姿控發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力實(shí)現(xiàn)的。因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力精確控制非常重要。但是，由于制造、零部件安裝等方面精度的限制，導(dǎo)致動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力偏離理想推力。故此，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力進(jìn)行矢量力測(cè)試，確定其偏離理想推力的矢量力參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行評(píng)定。
　　本文以小力值矢量力測(cè)量為研究對(duì)象。針對(duì)小力

2、值測(cè)量中的力值小、主側(cè)向量程比大的測(cè)試難點(diǎn)，從測(cè)試原理、理論分析、仿真和實(shí)驗(yàn)等方面，對(duì)小力值推力矢量測(cè)試的難點(diǎn)進(jìn)行了深入分析研究，提出相應(yīng)的解決設(shè)計(jì)方案，研制出了以壓電測(cè)力儀為核心的小力值矢量力測(cè)試系統(tǒng)。
　　首先針對(duì)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量力量程小的難點(diǎn)，分析研究了影響壓電測(cè)力儀分辨率及靈敏度的因素。從理論及實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā)，研究了壓電傳感器中石英晶片的個(gè)數(shù)、切型以及尺寸等對(duì)壓電測(cè)力儀的靈敏度、分辨率的影響，對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);同時(shí)，對(duì)測(cè)

3、力儀所需施加的預(yù)緊力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到其對(duì)靈敏度的影響，選擇合理的預(yù)緊力提高靈敏度。
　　其次對(duì)推力測(cè)量中大量程比帶來的主向?qū)?cè)向產(chǎn)生向間干擾的難題進(jìn)行分析研究，從壓電測(cè)力儀本身結(jié)構(gòu)和測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)定加載兩方面進(jìn)行分析。通過有限元對(duì)測(cè)力儀上蓋進(jìn)行尺寸參數(shù)的分析，得到上蓋的厚度、中心孔徑以及傳感器跨距對(duì)上蓋變形及向間干擾的影響曲線，優(yōu)化尺寸選擇合理的參數(shù)，降低向間干擾;對(duì)測(cè)試標(biāo)定加載力偏差進(jìn)行理論分析，得到標(biāo)定加載偏差對(duì)矢量力測(cè)試精度

4、的影響;以此為指導(dǎo)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)定加載桿的連接方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，更改為萬向節(jié)式連接，降低因標(biāo)定加載偏差引起的向間干擾。
　　對(duì)壓電測(cè)力儀和整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定和矢量力模擬測(cè)量，結(jié)果表明:研制出的壓電測(cè)力儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所需要量程的小力值推力進(jìn)行測(cè)量，其線性、重復(fù)性指標(biāo)均在2％以內(nèi)，壓電測(cè)力儀本身的向間干擾降低到4％以內(nèi);改變連接方式后，測(cè)試系統(tǒng)的向間干擾降低37.5％以上，不確定度最多降低53.9％。對(duì)矢量力參數(shù)模擬測(cè)量得到的結(jié)果不確